一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法技术

本发明专利技术涉及试验测试领域，具体公开了一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，包括：将智能电表于多个单自由度线性系统上做稳态正弦试验；当每个单自由度线性系统的振动加速度值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第一振动疲劳损伤谱；当每个单自由度线性系统的振动位移值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第二振动疲劳损伤谱；多个单自由度线性系统随机振动获取一定频率时的加速功率谱密度，根据加速功率谱密度获取第三振动疲劳损伤谱；选取第一、第二及第三振动疲劳损伤谱中谱值最大的振动疲劳损伤谱。该方法获取试验条件最为严酷的疲劳损伤谱，基于该疲劳损伤谱能够进行最为严酷的振动测试，使得测试结果更精确，同时使得试验用时更短。

A method for simulating fatigue damage spectrum of highway with intelligent meter

The invention relates to the field of test and testing, and specifically discloses a method for obtaining fatigue damage spectrum by simulating road transportation of intelligent meters, which includes: making steady-state sinusoidal tests on multiple single-degree-of-freedom linear systems by using intelligent meters; sweeping separately when the vibration acceleration of each single-degree-of-freedom linear system is steady-state when the value of vibration acceleration is constant. The first vibration fatigue damage spectrum is obtained; the second vibration fatigue damage spectrum is obtained by scanning when the vibration displacement of each single-degree-of-freedom linear system is constant; the accelerated power spectral density of several single-degree-of-freedom linear systems is obtained by random vibration at a certain frequency, and the third is obtained by accelerated power spectral density. Vibration fatigue damage spectrum, the vibration fatigue damage spectrum with the largest spectrum value in the first, second and third vibration fatigue damage spectrum is selected. Based on the fatigue damage spectrum, the most rigorous vibration test can be carried out, which makes the test results more accurate and the test time shorter.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法
本专利技术属于试验测试领域，特别涉及一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法。
技术介绍
智能电能表内部构件繁多，结构精细，包含有大量芯片、晶体振荡器、电池、电感及电阻器件，对振动十分敏感。当在公路路面上运输时，由于路面高低不平而产生随机振动会导致电子器件性能参数发生变化，从而使工作点移动或造成测量精度下降，影响电表的性能，甚至导致失效，因此对于智能电表的公路运输试验十分有必要。公路运输振动是一种宽带、低频的随机振动，且幅度较低、持续时间较长，传统振动试验是将产品进行实际情况下的跑车试验，即将待测产品使用同等运输条件(包括相同运输车辆、相同道路、相同运行速度等)进行多次试验，以此评估产品在该振动条件下的耐受性。虽然将产品进行跑车试验能够较为真实的反应其经历的振动环境，具有较高的准确性，但是消耗的时间、人力、物力过大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，所得疲劳损伤谱能够直接用于智能电能表振动测试试验，使得试验用时更短，测试结果更准确。为实现上述目的，本专利技术提供了一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，包括以下步骤：S101，将智能电表于多个单自由度线性系统上做稳态正弦试验；S102，当每个所述单自由度线性系统的振动加速度值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第一振动疲劳损伤谱；S103，当每个所述单自由度线性系统的振动位移值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第二振动疲劳损伤谱；S104，使多个单自由度线性系统随机振动获取一定频率时的加速功率谱密度，根据所述加速功率谱密度获取第三振动疲劳损伤谱；S105，选取所述第一振动疲劳损伤谱、第二振动疲劳损伤谱及第三振动疲劳损伤谱中谱值最大的振动疲劳损伤谱。优选的，上述技术方案中，所述第一振动疲劳损伤谱具体为：当f0≤f1时，当f0≥f2时，其中，为加速度恒定值，f0为单自由度线性系统的固有频率，Q为品质因子，f1为扫描频率下限，f2为扫描频率上限，R为疲劳损伤谱值。优选的，上述技术方案中，所述第二振动疲劳损伤谱具体为：当f1≤f0≤f2时，R＝Q(2πf0)2xm；当f0≤f1时，当f0≥f2时，其中，为位移恒定值，f0为单自由度线性系统的固有频率，Q为品质因子，f1为扫描频率下限，f2为扫描频率上限，R为疲劳损伤谱值。优选的，上述技术方案中，所述第三振动疲劳损伤谱具体为：其中，为加速功率谱密度在频率fn处的值,Q为品质因子，T为随机振动持续时间。优选的，上述技术方案中，所述第一振动疲劳损伤谱和第二振动疲劳损伤谱中若扫描的正弦振动是由几个恒定幅值水平组成的，那么振动疲劳损伤谱则为对应于各个单一水平的每个扫描单独振动疲劳损伤谱的包络。与现有的技术相比，本专利技术中模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，获取试验条件最为严酷的疲劳损伤谱，基于该疲劳损伤谱能够进行最为严酷的振动测试，使得测试结果更精确，同时使得试验用时更短，能够较为真实、准确的暴露出产品的问题。附图说明图1为本专利技术中疲劳损伤谱绘制途径示意图。图2为本专利技术中疲劳损伤谱流程示意图。图3为本专利技术中疲劳损伤谱流程算例示意图。图4为稳态正弦振动试验算例严酷度。图5为稳态正弦振动算例疲劳损伤谱。图6为随机振动试验算例严酷度。图7为随机振动算例疲劳损伤谱。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。如图2和图3所示，疲劳损伤谱是一种类似于冲击响应谱的振动谱，即将产品视为多个不同的单自由度系统的组合，对于每个单自由度系统，提取其响应最大值zsup并乘以(2πf0)2，并与其固有频率构成一个数据点(f0，(2πf0)2zsup)，将这样多个线性单自由度系统得到的数据点以光滑曲线连接，便可以得到整个系统的疲劳损伤谱。目前，工程上常使用加速试验技术来进行智能电表的模拟公路运输试验。国家标准(如GB/T4798.2-2008电工电子应用环境条件第2部分：运输)及相应的行业标准(如中国南方电网有限责任公司普通三相电子式电能表技术规范)均给出了一定的加速试验剖面，包括稳态正弦振动，随机振动。但考虑到试验成本，往往只选择最为严酷的试验条件进行试验。本文所提出的基于疲劳损伤谱的方法给出了一个更加有效、直观的方法对试验严酷度进行对比，且在实验室内进行模拟振动试验可以实现时间的压缩，使其达到相等的或更为严酷的环境应力条件，能够较为真实、准确的暴露出产品的问题，具有重要的工程实用价值。如图1所示，该实施例中模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，包括以下步骤：S101，将智能电表于多个单自由度线性系统上做稳态正弦试验。S102，当每个单自由度线性系统的振动加速度值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第一振动疲劳损伤谱，具体为：当f0≤f1时，当f0≥f2时，其中，为加速度恒定值，f0为单自由度线性系统的固有频率，Q为品质因子，f1为扫描频率下限，f2为扫描频率上限，R为疲劳损伤谱值。S103，当每个单自由度线性系统的振动位移值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第二振动疲劳损伤谱，具体为：当f1≤f0≤f2时，R＝Q(2πf0)2xm；当f0≤f1时，当f0≥f2时，其中，为位移恒定值，f0为单自由度线性系统的固有频率，Q为品质因子，f1为扫描频率下限，f2为扫描频率上限，R为疲劳损伤谱值。值得说明的是，步骤S102和S103中第一振动疲劳损伤谱和第二振动疲劳损伤谱中若扫描的正弦振动是由几个恒定幅值水平组成的，那么振动疲劳损伤谱则为对应于各个单一水平的每个扫描单独振动疲劳损伤谱的包络。S104，使多个单自由度线性系统随机振动获取一定频率时的加速功率谱密度，根据加速功率谱密度获取第三振动疲劳损伤谱，具体为：其中，为加速功率谱密度在频率fn处的值，Q为品质因子，T为随机振动持续时间。S105，选取第一振动疲劳损伤谱、第二振动疲劳损伤谱及第三振动疲劳损伤谱中谱值最大的振动疲劳损伤谱，即为试验严酷度最大的振动疲劳损伤谱。本专利技术实施仿真案例文中的研究对象为智能电表，通过MATLAB软件对上述方法编程并应用。假设仿真案例中品质因子Q＝10。对智能电表寿命期环境剖面进行分析，结合国际标准、行业标准，选择GB/T4798.2中给出的电工电子产品公路运输振动试验剖面进行分析，分别对其稳态正弦振动及随机振动绘制疲劳损伤谱。智能电表稳态正弦试验严酷度，如图4所为示。使用上述对于由多个恒定幅值水平组成的扫描正弦试验冲击响应谱计算方法，得到该严酷度下的疲劳损伤谱，如图5所示。智能电表随机振动试验严酷度，如图6所示。使用上述计算给定加速度功率谱密度的随机振动疲劳损伤谱的方法，得到该严酷度下的疲劳损伤谱，如图7所示。对稳态正弦振动的疲劳损伤谱与随机振动的疲劳损伤谱进行比较，可以发现随机振动的疲劳损伤谱值相对较高。需要说明的是，本实施仿真案例仅为编制疲劳损伤谱方法的应用，实际工程中往往要对多个振动条件绘制疲劳损伤谱并进行比较。前述对本专利技术的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本专利技术限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，其特征在于，包括以下步骤：S101，将智能电表于多个单自由度线性系统上做稳态正弦试验；S102，当每个所述单自由度线性系统的振动加速度值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第一振动疲劳损伤谱；S103，当每个所述单自由度线性系统的振动位移值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第二振动疲劳损伤谱；S104，使多个单自由度线性系统随机振动获取一定频率时的加速功率谱密度，根据所述加速功率谱密度获取第三振动疲劳损伤谱；S105，选取所述第一振动疲劳损伤谱、第二振动疲劳损伤谱及第三振动疲劳损伤谱中谱值最大的振动疲劳损伤谱。

【技术特征摘要】
1.一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，其特征在于，包括以下步骤：S101，将智能电表于多个单自由度线性系统上做稳态正弦试验；S102，当每个所述单自由度线性系统的振动加速度值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第一振动疲劳损伤谱；S103，当每个所述单自由度线性系统的振动位移值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第二振动疲劳损伤谱；S104，使多个单自由度线性系统随机振动获取一定频率时的加速功率谱密度，根据所述加速功率谱密度获取第三振动疲劳损伤谱；S105，选取所述第一振动疲劳损伤谱、第二振动疲劳损伤谱及第三振动疲劳损伤谱中谱值最大的振动疲劳损伤谱。2.根据权利要求1所述的模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，其特征在于，所述第一振动疲劳损伤谱具体为：当f0≤f1时，当f0≥f2时，其中，为加速度恒定值，f0为单自由度线性系统的固有频率，Q为品质因子，f1为扫描频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐利涛，杨舟，李刚，蒋雯倩，龙东，何艺，颜丹丹，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45