一、随机信号的特性
工程中大多数随机振动的幅值都近似地服从高斯分布（也称为正态分布），一般我们做的随机振动试验，如无特殊说明，都是按照高斯分布来实现随机化的。
高斯分布其实就是随机振动信号在幅值域呈现出的分布特性。标准的高斯分布，符合下图的描述：
99.7％的事件，分布在
±3S以内；
95.5％的事件，分布在±2S以内；
68.2％的事件，分布在±S以内。
其中：是均值，S是标准差。
在随机试验中，均值为0,标准差即是有效值，所以上述描述即可理解为：
99.7％的事件，分布在±3
以内；
95.5％的事件，分布在±2以内；
68.2％的事件，分布在±以内。
按正常随机信号的分布规律，每1000个点会有3个点超出±3的范围，按照采样率2560Hz来计算，则每秒会有7-8个点超出±3。
二、Sigma剪切
实际试验中，工程师通常采用Sigma剪切来裁剪掉过大的驱动峰值，以满足功率放大器的需求，防止过大的驱动峰值信号进入振动台系统。通过Sigma剪切，能够增大振动台的输出有效值。杭州腾振科技有限公司的VibExpert振动控制软件包含两种Sigma剪切选项：“常规”和“迭代”。“常规”选项跟市场上大多数控制器剪切方法一样，直接对驱动电压信号进行数字式剪切，这种方法的优点是简单，运算量小，缺点是波形失真度大，控制谱的动态范围明显降低，响应信号的峰值因子减小不明显。 “迭代”法基于时域裁剪和频域相位调整算法，能够保证在Sigma剪切系数大于2.8时，控制谱的动态范围不受丝毫影响，响应信号的峰值因子也有明显减小。以下将会通过两种方法的对比试验进行验证。
三、软件操作
点击菜单栏“设置-控制参数-高级参数”，打开对话框，如图1所示。
图1
“Sigma剪切”有“禁用”、“常规”、“迭代”、“峭度”四个选项。
如果“Sigma剪切”中选择“禁用”，则不对驱动信号进行sigma剪切。
如果“Sigma剪切”中选择“常规”，则对驱动信号进行常规的sigma剪切。
如果“Sigma剪切”中选择“迭代”，其算法力求输出信号的失真度很低，其运算的次数比常规的“Sigma剪切”多，对驱动信号剪切的效果更好。
选择“常规”或者“迭代”，需要设置剪切的系数。若设置“大于3剪切”则表示峰值因子为不大于3，如果驱动信号峰值大于3倍的驱动信号有效值，则被视为极端尖峰信号被裁剪。
四、试验案例1
试验谱图如图2所示，有效值为1g，“ Sigma剪切”分别选择“禁用”、“常规”、“迭代”三种模式，采集一段时间的控制通道时域信号，通过查看时域信号极值的大小来分析“Sigma剪切”的效果。
振动台的参数见图3，传感器的参数见图4。
图2
图3
图4
1.禁用
“Sigma剪切”选择“禁用”，如图5所示。
图5
运行谱图如图6所示：
图6
采集时域信号的波形如图7所示，极值为4.6838g。
图7
2.常规
“Sigma剪切”选择“常规”，并设置剪切因子为3，如图8所示。
图8
运行谱图如图9所示：
图9
采集时域信号的波形如图10所示，极值为-4.2098g。
图10
3.迭代
“Sigma剪切”选择“迭代”，并设置剪切因子为3，如图11所示。
图11
运行谱图如图12所示：
图12
采集时域信号的波形如图13所示，极值为3.4827g。
图13
通过分析可以发现，禁用Sigma剪切时，极值为4.6827g；使用常规的Sigma剪切时，极值为4.2098g；使用迭代Sigma剪切时，极值为3.4827g。常规Sigma剪切的极值为3g的1.403267倍，迭代Sigma剪切的极值为3g的1.1609倍。迭代Sigma剪切的效果要比常规Sigma剪切的效果好17.3％。
另外，相比于常规Sigma剪切，迭代Sigma剪切时控制信号的动态范围更大。具体见试验案例2。
五、试验案例2
随机试验，动态范围90dB。
常规Sigma剪切时的控制谱线如图14所示，控制谱线的动态范围是40dB。
图14
迭代Sigma剪切时的控制谱线如图15所示，控制谱线的动态范围是90dB。
图15
可以看出迭代Sigma剪切的控制动态范围要远远高于常规Sigma剪切的控制动态范围。
