對飛機、火車、軍用車輛和土建結構等大型復雜的結構進行測試對于確保這些結構的安全性和高性能至關重要。這些測試通常是生產(chǎn)的一大難題。要確保設計按時間進度進行，必須正確配置和執(zhí)行測試，且數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)對設計團隊來說精確、可靠和及時。

結構化測試效率的測量與其他類型的自動化測試不同。在生產(chǎn)測試中，效率是通過測試單位時間和單位成本來測量，而大部分結構化測試不可能在生產(chǎn)階段完成，因為該測試本身會導致測試對象發(fā)生結構化損壞。在設計驗證期間，原型結構需要進行全方位測試，以確保它們可以承受實際運行中對其施加的各種負載條件。這些測試通常需要測試對象承受與實際操作中對等的負荷量和負荷周期。例如，航空公司引用結構疲勞測試要求作為“設計服務目標”(design service objectives, DSO)。新飛機設計的測試必須滿足三次DSO，或者說測試的負載循環(huán)應相當于飛機生命周期內(nèi)預期承受的三倍。由于這些測試都是在非常昂貴的產(chǎn)品級的原型機上進行，而且通常要持續(xù)幾個月或幾年，因此結構測試效率通常是根據(jù)開發(fā)時間、測試時間和數(shù)據(jù)可靠性來進行衡量。要快速和精確地進行首次測量，正確的選擇DAQ硬件和軟件是必不可少的。

NI SC Express模塊將信號調(diào)理和高性能數(shù)模轉換器集成到PXI Express平臺，用于靜態(tài)強度測試、疲勞測試、地面振動測試和模塊分析等結構化測試應用。每個模塊的設計都滿足這些應用所需的測量速度、精確度、同步性和數(shù)據(jù)可靠性。

速度和精確度優(yōu)化

結構化測試通常會要求由多個傳感器類型、高通道數(shù)和高數(shù)據(jù)采樣率，以提供有關動態(tài)結構或聲學事件的詳細信息。要滿足這些要求是非常困難的，因為測試中包含了海量的數(shù)據(jù)組。 SC Express是基于PXI Express搭建的，可為系統(tǒng)的每個模塊提供 250 MB/s的專用帶寬，以確保您在不犧牲采樣率的前提下擴展通道數(shù)。

新技術和小型化使SC Express將信號調(diào)理和模數(shù)轉換集成到同一設備，通過刪除易出錯的連接線和連接器來實現(xiàn)更高的精確度。每個模塊針對其應用的傳感器類型進行了專門的的精確度優(yōu)化，如用于熱電偶的等溫連接以及用于應變計的比率前端，以最大化減少激勵電壓的誤差。

圖1. 驗證用于預測使用壽命的仿真模型時，必須從噪聲排放和傳統(tǒng)傳感器中采集高速同步數(shù)據(jù)，這可幫助設計驗證團隊比以往任何時候都更早地預測到故障。

模塊之間或交叉測試設備之間的同步

要確保在盡可能少的測試運行次數(shù)中捕捉足夠的信息，需要將分布在結構化測試對象中的各種傳感器之間的數(shù)據(jù)進行關聯(lián)。例如，英國國家可再生能源中心 (Narec)正在搭建一個耗資數(shù)百萬美元的傳動系測試臺，以提供一個仿真環(huán)境來測試新波浪和風力渦輪機設備的性能和可靠性。該測試通過復合的噪聲發(fā)射和應變力數(shù)據(jù)來分析直接負荷路徑，以提供最真實的仿真環(huán)境。測試要求的通道數(shù)較高，應含有多種類型的傳器，且所有通道必須緊密同步，避免相位失真。為了實現(xiàn)所需的同步水平，Narec正在開發(fā)基于SC Express的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。借助此系統(tǒng)，應變和聲學測量模塊可共用 PXI Express機箱內(nèi)置的10 MHz和100 MHz定時和同步線路。因此，您可通過物理連接實現(xiàn)多個機箱的同步來共享高精度時鐘，也可使用GPS或IEEE 1588來實現(xiàn)分布式系統(tǒng)的同步。

信心十足地進行測試

借助PXI Express的高數(shù)據(jù)處理速率，您可對獲取的結構化測試數(shù)據(jù)進行實時查看和分析。 SC Express與NI LabVIEW實時模塊配合工作，具有實時操作系統(tǒng)的高可靠性，可保護測試的完整性和測試對象本身。 此外，借助LabVIEW的實時功能，您可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間的同步，同時確保所有的測量和控制都具有高確定性。

結構化測試通常是大型結構或測量設計流程中最昂貴、時間要求最嚴格階段之一。 您必須選擇正確的DAQ系統(tǒng)來避免由于測量分辨率和精確度不足而造成的時間和成本超支。 SC Express集成在行業(yè)標準的PXI Express平臺，具有快速、精度高、同步和實時操作功能，幫助您簡化結構化測試。