21 LMS Test.Lab试验分析软件包
以下配置的所有模块均在LMS Test.Lab试验分析软件中，用户在进行测试分析时，无需任何数据转换，保证整个系统的兼容性、可靠性、及可升级/扩展性。
完全基于MS WinXP/Win7软件平台，用于运行所有软件的应用模块，和提供了类似于Windows 的显示、图标和粘贴功能。主要功能包括预先定义的操作环境、项目和文件管理、数据接口、数据显示和解释、报告等功能。试验数据和分析数据结果可以和MS办公软件直接动态连接，可以方便的快速完成试验报告。同时提供以下功能：
Ø 数据查找和管理功能，方便数据的管理；
Ø 提供多种显示图形，包括Frontback图，Bode图，UL图，Nyquist图，倍频程图，瀑布图，Colormap图，几何模型（三维视图及三方向投影图），以及XY图等；
Ø 配置多种光标灵活变换，如单光标，区间双光标，谐光标，偏移谐次光标。每种光标都分别可以设置为平行于X/Y/Z各轴、十字光标、频率光标，及阶次光标。另外可以直接添加波峰波谷峰值自动搜索光标；
Ø 各种基于显示曲线的数据处理功能：FFT、FFT结果形式变换、平均自功率谱、多项式曲线拟合、曲线平滑、积分、微分、声学计权、四则运算、冲击响应谱计算等，处理结果可以单独保存。
Ø 动态数据图片功能：可以在脱离试验软件环境，在任意一台电脑上对图片进行编辑，包括线形、坐标轴属性、光标、动画旋转和缩放等，同时可以将曲线对应的数值输出到Excel表中；
Ø 数据接口功能：支持Cada-X，SDF，UFF，TXT，Matlab和Wav等格式。
Ø 传感器数据库功能：可建立传感器数据库，在测试软件中可直接快速访问调用，减少人为误差。
2.2.2 硬件前端驱动程序
LMS Test.Lab SCADAS Mobile前端驱动程序提供了数据采集所要求的一组功能以控制数采前端。它充分利用了操作系统提供的先进的实时功能。可显示所有系统硬件的设置，自动探测系统硬件的改变和前端配置。
2.2.3 高级信号特征试验分析
主要是针对振动噪声信号进行特征测量分析，大多以转速和时间为基准，来分析其振动噪声响应的频率成分变化，阶次变化，共振频率变化等，基于这些分析结果，来确定如何解决振动噪声问题的方法、途径和方向，例如分离噪声问题的原因，是结构的问题还是声学的问题，是激励源的问题还是结构本身的问题，等等。
特征试验分析不同于结构试验，分析频率要求高。因此，系统的速度要保证，包括实时速度。LMS系统在硬件上，每通道均内置硬件DSP，通道数增加，速度不下降，主要的数据处理均在硬件前端中完成，而且前端和主机之间的传递速度很高，为17M采样点/秒。
特征测量分析软件包，更适合于研究解决旋转机械的振动噪声特征问题，具有很好的方便性和针对性。
Ø 通道分组功能：振动，声学，静态通道和其他，在线测量可对不同的组设定不同的采样频率，并进行不同的分析处理，如对振动组进行谱分析，对声学组只进行声级计测试，并进行不同的频率加权。在测量动态信号的同时，测量静态缓变参数，如温度、压力等，建立和振动噪声问题的关联性；
Ø 多种测试跟踪方式：稳态平均（线性/指数/能量/最大最小值保持）、跟踪时间、跟踪转速或其他静态通道、快变通道的量级触发、或手动进行各测试时间块的开始触发。支持预触发模式；
Ø 专门的转速信号采集功能：直接在硬件中把转速脉冲信号精确的在线变成RPM值,以作为测试跟踪/触发信号或扭振原始信号。另外可以生成虚拟转速通道：基于实际的转速测量通道，在线生成新的转速通道，如动力系统第二根轴上的转速（按一定的齿轮比），按转速/车速比换算不同转速的对应车速。
Ø 原始时间信号记录功能：直接将所有通道的原始时间历程信号记录到计算机硬盘上，可以在实时分析同时以固定采样频率记录连续时间历程；
Ø 在线生成虚拟通道功能：基于真实测量通道信号，对各通道及各通道之间的连续时域信号进行在线运算，生成新的原始信号通道，对新生成的原始时域信号可以进行各种在线/离线的后处理分析。虚拟通道中可以使用的运算函数有：信号调理函数（微分/积分，二次微分/积分、高通/低通/带通/带阻/单频凹陷滤波）；逻辑判断（大于，小于，不等于，与/和/或）；数学运算（四则运算、绝对值、正负判断、均方根、三角函数/反三角函数）；应变花运算（根据应变花类型自动计算主应力及其方向，并可以进行横向灵敏度修正）；转速脉冲运算（脉冲/角度计算、脉冲/转速计算、脉冲信号0/1数字化）。所有函数可以随意组合；
Ø 在线及离线频谱分析功能：时间波形，FFT窄带谱，临界带宽谱，自功率谱，互功率谱，功率谱密度，相位参考谱，1/n倍频程(1/1, 1/3, 1/12) 谱，频响函数 (H1, H2, Hv)及相干性，总量级分析；
Ø 在线及离线频率成分切片分析功能：在线或离线得到阶次/频率/倍频程切片，以分析某成分随工况的变化；
Ø 在线及离线偏移阶次分量成分的分析，如跟踪新能源汽车发动机转速的三维频谱分析结果中的电机阶次分量的分析；
Ø 在线及离线IEC声级计测试功能：支持指数平均和线型平均，指数平均包括：快/慢/脉冲/自定义时间常数，线性平均包括Leq的连续等效声压级，以及用户自定义平均。用户可自定义频率计权方式（Linear/A/B/C），具有最大值/最小值保持功能；
Ø 在线及离线心理声学指标分析功能：响度（ISO 532B，自由场和混响场），尖锐度，语言清晰度（Open/Closed）；
Ø 在线及离线扭振测试和分析功能：对专用转速通道所采集得到的高精度转速时域动态信号，进行扭转振动信号相关的频谱、阶次谱、及总量值等分析。可以直接得到扭振角、扭振角速度、扭振角加速度等量；支持多种转速脉冲传感器：磁电式、霍尔式、光电式以及光电编码器等；可从三维瀑布图中判断出轴系扭转振动的固有频率；
Ø 在线及离线信号二次分析功能：基于真实测量通道信号，对各通道及各通道之间的每个分析块所对应的时间数据、谱分析数据或自功率谱数据进行在线及离线运算，生成新的数据块，对新生成的数据块可以进行瀑布图分析、平均分析、以及各种切片及总量值分析。二次分析运算函数有：信号调理函数（微分/积分，二次微分/积分、A/B/C/ Linear频率计权、基于ISO3744标准的声功率计算）；数学运算（四则运算、均方根、线性/指数/能量平均、矢量求和、通道间的最大值/最小值/平均值）；谱分析形式转换（FFT谱、自功率线性谱/功率谱/功率谱密度/能量谱密度）。所有函数可以随意组合；
Ø 在线及离线数据统计分析：频谱和阶次谱的最大值保持和平均，以及每个分析块内原始时域数据统计分析（最大/最小、范围、极值、RMS均根值、平均值、中间值、和、积分、振幅因数、10%/25%/50%/75%/95%概率值、方差、标准偏差、绝对偏差、极限偏差、偏斜度、峭度、Markov回归）；
Ø 频率计权：A/B/C/D/ Linear；
Ø FFT窗函数：UNIFORM，Hanning, Hamming, Blackman, Flattop, Kaiser-Bessel,Force, Exponential, Force-Exponetial。对于互谱或FRF分析，可以对响应信号和参考信号分别设定不同的窗函数；
Ø FFT重叠率：0-100%用户自定义；
Ø FFT在线及离线谱线数：16-65536；
Ø 时间历程后处理功能：可以进行时间历程信号预览，快速选择通道，通道排序等操作。实时采集分析时的参数可以直接用于后处理设定，也可以交互式修改设定；修改后的设定可以保存/调用；功能、界面以及参数设定与实时分析时相同，无需另外学习；可在分析前在原始信号上直接添加多种时域滤波器：高通、低通、带通、带止、凹陷（Notch Filter），阶次滤波器等；
2.2.4 时变频率分析
对于冲击类的短时瞬态信号，一般的FFT无法得到准确的时频分析结果。Test.Lab 提供了短时富丽叶变换和连续小波变换两种瞬态时频分析工具。
Ø 对于短时富丽叶变换，可自定义时频分辨率，格式，窗函数及计权方式。
Ø 对于小波分析，使用1/3倍频程Morlet小波分析，可自定义频率范围和分辨率。
2.2.5 多次测试数据平均和对比
多组数据平均对比功能用于对二维数据分析结果进行高效的评估。该功能可用于二维数据结果的后处理，也可以用于在线的进行多组数据的平均对比，从而实现数据的质量检查，及测试结果的筛查。
Ø 对所选测试数据可以进行平均，包络以及标准方差分析，以保证试验的可重复性和增强数据的可靠性。
Ø 用户可以在在线采集完成后，快速的对得到的二维分析结果（包括阶次谱切片/频谱切片/倍频程谱/倍频程切片，等…）进行平均和对比，并且可以方便的选择将哪些数据参与平均或包络统计。
Ø 与Signature信号特征测试功能组合使用时，可以在实时采集分析的同时，自动的将上一次的测试的分析结果以及到当前为止的所有有效数据的平均值、包络值或标准方差与当前的数据同步显示，方便测试人员在线的判断该次测试是否满足要求，如果不满足，可以即刻放弃改组测试及数据，提高测试效率。
Ø 可以离线的对不同数据源的数据进行对比评价，也可以在线的将当前测试分析结果与其他数据源的数据（如某组参考数据）进行对比。
Ø 该软件包含数据组及数据分析类型的交互选择工具，保证客户可以交互的对各种数据进行快速的对比显示及数据浏览。
2.2.6 时域信号编辑器
时域信号编辑器功能用于对原始时域信号交互快速的进行用户自定义的各种操作和处理，而且可以将时间信号的后处理嵌入到整个测试流程中，也就是当采集完成后，可以立即对该组原始数据进行其他的编辑和处理。当数据组中含有多组的测试数据，可以以批处理的形式直接对所有数据快速完成所有预先定义的处理和编辑。
Ø 时间信号编辑器的软件界面包含时域数据选择工作表，该工作表本身具有丰富的功能，包括：手动或自动的将时间信号以带状图快速显示功能，整体波形预览及细节放大功能，数据段选择功能，用于考查信号频率成分的快速频谱计算及显示功能。支持多种数据类型，如LMS TDF格式，SDF，UFF，等…）
Ø 计算结果可以用测试点标识定义，也可以用数据标识定义。如果以测试点进行标识，那么可以保证在灵活自由的对传感器进行接线的同时，保证得到正确对应的测试结果。而数据标识定义则可以由系统自动指派，以保证可以快速完成处理公式的定义。系统可以自动进行公式有效性检查，并具有错误信息提示功能，公式定义完成后可以保存，以备后期应用。
Ø 操作及处理类型包括：数学运算（四则运算、三角函数、对数/指数、幂）、信号调理（积分/微分、希尔伯特包络分析、重采样、多普勒修正、非线性校准、数据平滑、HP/LP/BP/BS/单频凹陷/阶次滤波、A/B/C/Lin计权）、统计运算（最大/最小/平均/RMS）、信号编辑（自定义范围截取/偏置/缩放/替换/插入/去除趋势项）、信号生成（常量/方波/三角波/正弦/随机/扫频）、应变花计算（主应力及方向）、转速信号调理（脉冲修正、脉冲/转速/角度转换）。
Ø 时间信号编辑器可以自定义交互操作菜单，点击任何操作的快捷键，对信号的相应编辑处理将即时生效。对信号的每次操作将可以进行撤销或者重复，而且每次操作都将记录在历史文件中，以便检查。
Ø 操稳测试分析计算器：按照ISO和GB相关标准，对车辆速度、加速度和位置高度等信息进行动态采集测量，而后对采集量进行处理和相应操稳计算，以便评估车辆的操纵稳定性。
Ø 对数据处理过程中，支持逻辑自动判断处理（大于/小于/等于、和/或/与）。
Ø 可以只对用户所选择的数据段进行操作，也可以直接对整个原始信号进行操作。处理后的结果可以与原始数据源保存在一起，也可以独立存储在某个位置。
2.2.7 旋转机械阶次跟踪试验分析
由于旋转机械在变转速工况下，基于FFT的分析结果会存在频率混淆现象。通过阶次跟踪实时跟踪转速，进行重采样，以实现等角度采样，从而得到更精确的阶次倍频特性的分析结果。
基于Signature中所具有的功能上，Order Tracking提供了基于阶次跟踪的阶次谱分析功能：
Ø 阶次谱分析功能：角度域等角度采样时间波形，阶次跟踪阶次谱、相位参考阶次跟踪阶次谱、阶次总量值。
Ø 阶次成分切片分析功能：得到阶次跟踪阶次切片，以精确分析某阶次成分随工况的变化。
Ø 信号二次分析功能：基于真实测量通道信号，对各通道及各通道之间的每个分析块所对应的角度域等角度采样时间波形、阶次跟踪阶次谱进行实时运算，生成新的数据块，对新生成的数据块可以进行瀑布图分析、平均分析、以及各种阶次切片及阶次总量值分析。二次分析运算函数有：信号调理函数（微分/积分，二次微分/积分）；数学运算（四则运算、正弦/余弦、均方根、线性/指数/能量平均、矢量求和、通道间的最大值/最小值/平均值）。所有函数可以随意组合。
Ø 在线数据统计分析：阶次跟踪阶次谱的最大值保持和平均；
Ø 频率计权：A/B/C/D/ Linear；
Ø 窗函数：UNIFORM，Hanning, Hamming, Blackman,Flattop, Kaiser-Bessel, Force, Exponential, Force-Exponetial。
2.2.8 工作变形分析
工作变形分析（ODS）用于分析结构在工作状态（运行）时的实际变形情况，包括振动位移/速度/加速度、扭振、噪声等多种信号的工作变形分析。
Ø 在做工作变形分析前，可对数据直接进行积分/微分，二次积分/二次微分；
Ø 可以在时域和在频域进行；
Ø 在时域中，动画可以在指定的时刻或时间段内慢速进行，可以逐时间信号采样点回放，或预先设定跳跃采样点数进行回放；
Ø 在频域时，可以基于谱（自谱或互谱），FRF传递函数，频率及阶次切片数据，显示某个频域或转速下的结构变形；
Ø 可以控制动画的变化速度以及变形幅度；
Ø 动画显示的幅度可以设定某固定值，或相对整个函数最大变形处；
Ø 可以将关心的某些数据点所对应振型单独保存；
Ø 可以结合模态分析，分析出该频率的变形是由哪些模态参与的，及各阶模态的贡献量是多少。
2.2.9 转速离线提取功能
当转速信号无法获得，或转速信号的测试困难耗时的情况下，Test.Lab提供了离线转速提取功能。使用该功能，可以直接从振动/噪声信号的某些主要谐次成分中计算提取出转速信号，得到转速/时间曲线。得到的转速信号可以进一部用于后期的转速跟踪及阶次分析。
用户可以在图形界面交互的选择用哪个信号进行转速提取，以及使用哪个主要谐次成分。并可以对保存结果前对分析结果进行检查和验证。
Ø 用户自定义用于转速提取的信号通道
Ø 用户可自定义用于阶次提取的三维频谱的谱线数、分析步长
Ø 支持单点、两点及多点的曲线拟合
Ø 用户可自定义阶次曲线所对应阶次
Ø 生成的转速信号可自动与原始动态信号数据同步保存，以便与后期进行转速跟踪分析。
2.2.10 声音回放和滤波功能
要使得产品的声音特性要具有自身品牌效应，就必须充分了解产品自身的声音特点。Test.Lab Audio Replay &Filtering用于对声音的品质进行主观回放、听审评价。
Ø 可以基于多通道数据采集系统记录的数据文件，也可以使用单个传声器或数字式人工头同步记录的时域声信号进行声音的回放、分析、滤波及主观评价。
Ø 包括各种交互的回放滤波功能：高通、低通、带通、带阻、陷波和阶次滤波器等。滤波器个数没有限制，并且可以将滤波器的设计存为模版。
Ø 用户可自由选择待回放对比的数据源、可自定义回放范围（转速/时间范围）、回放形式（循环/单次）。
Ø 可以用于噪声源的分析诊断，通过声音的回放、滤波（在线和离线）、结合心理升学指标，对其进行分析，以确定噪声源，同时也可以进行声学设计，确定声学目标。
2.2.11 几何建模功能
Ø 用于建立模态分析和声强分析的几何模型，以3维方式显示测量和分析结果；
Ø 几何模型可以定义单个部件和多个部件的装配体，每个部件可以定义为不同的颜色，动画显示时可以只显示某个部件；
Ø 每个部件由点、线和面组成，可以方便的生成线架模型；
Ø 支持不同的坐标系，包括直角、圆柱、球体坐标系；
Ø 支持主/从节点功能，可以利用测量点来计算从动点的模态振型；
Ø 几何模型上的点标识应方便与测试通道的标识对应，无需人为后期手动匹配。
2.2.12 力锤模态试验
用激振力锤来激励发动机或支架等子结构，进行加速度和力信号的采集和处理，实时得到结构的传递函数矩阵。包括多点响应测量和移动激励点的试验方法，和激励点不动方法。
软件具有专家建议功能，提供多种智能技术引导试验，可以完全由系统来自动的确定合理的试验参数，从而避免设置失误和人为误差。试验参数包括：触发量级、预触发％、测量带宽、力指数窗定义、…等，可以帮助工程师高效准确的完成整个试验过程。
此外驱动点测试选择工具，可以快速明确的告诉用户应该选择哪个点作为参考点和激励点，避免试验模态的泄漏。
系统可以在线自动的检验试验设置是否正确，传感器信号是否连接正常，试验数据是否完整等等，以确保可靠的试验数据。只有正确地得到试验数据，才可以进行正确的模态参数识别。并多种在线数据质量检查工具，包括：过载检查、双击检查、相干性检查、等…并且可以将测试步骤提示以及数据质量检查结果以声音的形式进行提示。
Ø 在线实时多功能测量分析（同步）：时间波形、自功率谱/谱密度/线性谱、互功率谱/谱密度、频响函数(H1, H2, Hv)、相干系数、动刚度等。
Ø 包括多点响应试验法、移动激励点响应点不动的试验方法，和激励点不动移动传感器（响应点）的三种测试方法。移动测试过程中软件能自动增加测点编号。
Ø 软件智能自动建议触发电平、预触发时间、窗函数等参数，无需人为设定。
Ø 软件能够帮助操作者选择合适的带宽、驱动点位置。
Ø 测试过程中对于过载、双击、测点自动更新有声音提示功能，以能够实现单人完成整个模态试验，并能自动拒绝过载和双击。
2.2.13 多输入/多输出激振器法模态试验
激振器法模态测试软件用于进行MIMO激振器法模态传递函数的测试。主要功能如下：
Ø MIMO FRF模块可以用于单入多出的测试也可以用于多入多出结构动力学测试。
Ø 能够进行8路以上如下激励信号的激振器模态试验：随机、猝发随机、伪随机、周期随机、正弦、猝发正弦、周期快扫、自定义波形。
Ø 在线实时多功能测量分析（同步）: 原始/加窗时间波形、FF谱/相位参考谱、互功率谱/功率谱密度、自功率线性谱/功率谱/功率谱密度、频响函数(H1, H2, Hv)、相干系数、动刚度、PCA主分量分解等。另外可配合TimeRecording模块实现原始时域信号的同步存储。
Ø 作为快速测量手段，多数情况下可以定义随机/伪随机激励为平直谱，另外可以通过周期随机激励得到非线性系统的最佳线性等效结果。用户可以自定义谱线避免激振器和结构之间由于阻抗不匹配而造成的耦合。MIMOFRF提供了Hadamard和Schroeder随机化方法。
Ø 如果用户倾向于时域激励，那么用户可以通过LMS SCADAS记录激励的时域数据然后导入MIMOFRF进行回放。在回放前，用户还可以查看时域数据的PSD，检查该信号是否符合要求。
Ø 该模块提供给客户友好，直观的方式来定义通道参数，采集参数和对数据的处理。在测试时，所有定义的函数都可以在线显示和观测。
Ø 在测量结束后，还可以对测量时各点的数据进行验证，以检查是否有遗漏的测点、以及在几何模型上显示各点的相干系数是否满足要求。
Ø FFT窗函数：UNIFORM，Hanning,Hamming, Blackman, Flattop, Kaiser-Bessel, Force, Exponential, Force-Exponetial。可以对响应信号和参考信号分别设定不同的窗函数。
Ø FFT重叠率：0-100%用户自定义。
Ø FFT在线谱线数：16-65536。
2.2.14 模态分析
提供了适用于单点激励多点响应（SIMO）和多点激励多点响应(MIMO)的模态参数识别法：
Ø 整体多自由度、多参考的时域最小二乘复指数法/LSCE模态参数识别
Ø 可以得到以下模态参数：频率，阻尼，模态振型，各阶模态的模态质量、模态阻尼、模态刚度。
Ø 模态指示函数：多变量模态指示函数（MMIF）, 复模态指示函数（CMIF）,实模态修正指示函数（Modified Real MIF）,一致性模态指示函数（CoincidentMIF）, 虚模态指示函数（Imaginary MIF）, 实模态指示函数（Real MIF）。
Ø 多种模态分析的验证方法：稳态图，MAC模态置信准则，模态复杂性，模态相位共线性，模态相位偏离度，模态参与因子，相位分散度，质量灵敏度，FRF综合等方法。
Ø 多种模态归一化方法：比例因子归一化、模态质量归一化、模态刚度归一化、模态向量归一化、最大振幅模态向量归一化、模态向量长度归一化、最大参与因子模态向量归一化。
Ø 模态正则化方法：幅值正则化或虚部正则化。
Ø 在同一个图中同时叠加显示两阶振型，从而进行更好地振型对比。多种模态模型的动画显示，便于用户选择，比较和解释试验模态分析结果。
Ø 多组模态分析结果合并功能。对于测试数据存在不稳定的情况下（如传感器分批测试所噪声的结构质量变化的影响），系统可以对各组数据分析得到的模态分析结果进行合并处理，以消除数据不稳定对整体模态分析结果的影响。
Ø 可以将工作变形分析中的各个工况进行解耦，得到各阶模态的对该工况振动的贡献量。
2.2.15 PolyMAX模态参数辨识
PolyMAX为LMS公司最新开发的和最先进的模态参数识别方法，它是基于加权的最小二乘法和MIMO 传递函数的模态参数频域识别方法。优势是可以在稳定图上非常方便和清晰的选择和识别系统极点和参与因子。对于用于密集模态和高阻尼结构的使用场合，具有无可比拟的优势。全新的模态参数识别方法超越所有已知的参数识别技术。
提供了适用于单点激励多点响应（SIMO）和多点激励多点响应(MIMO)的模态参数识别法：
Ø 整体多自由度、多参考的最小二乘复频域法/PolyMAX模态参数识别。
Ø 可以得到以下模态参数：频率，阻尼，模态振型，各阶模态的模态质量、模态阻尼、模态刚度。
Ø 模态指示函数：多变量模态指示函数（MMIF）, 复模态指示函数（CMIF）,实模态修正指示函数（Modified Real MIF）,一致性模态指示函数（CoincidentMIF）, 虚模态指示函数（Imaginary MIF）, 实模态指示函数（Real MIF）。
Ø 多种模态分析的验证方法：稳态图，MAC模态置信准则，模态复杂性，模态相位共线性，模态相位偏离度，模态参与因子，相位分散度，质量灵敏度，FRF综合等方法。
Ø 多种模态归一化方法：比例因子归一化、模态质量归一化、模态刚度归一化、模态向量归一化、最大振幅模态向量归一化、模态向量长度归一化、最大参与因子模态向量归一化。
Ø 模态正则化方法：幅值正则化或虚部正则化
Ø 在同一个图中同时叠加显示两阶振型，从而进行更好地振型对比。多种模态模型的动画显示，便于用户选择，比较和解释试验模态分析结果。
Ø 多组模态分析结果合并功能。对于测试数据存在不稳定的情况下（如传感器分批测试所噪声的结构质量变化的影响），系统可以对各组数据分析得到的模态分析结果进行合并处理，以消除数据不稳定对整体模态分析结果的影响。
Ø 可以将工作变形分析中的各个工况进行解耦，得到各阶模态的对该工况振动的贡献量。
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