اکتساب داده با سرعت بالا: مطابقت با مشخصات DAQ با نیازهای تست لرزش

یک آزمون مودال ساختاری در حال انجام است. مهندس با یک چکش ابزاری به جسم آزمایش ضربه می زند، کاهش پاسخ را در حدود سیصد میلی ثانیه مشاهده می کند و تنها تعداد انگشت شماری از نمونه ها را روی صفحه می بیند. تخمین میرایی شبیه یک حدس به نظر می رسد، تابع پاسخ فرکانسی یک نام مستعار دارد و اجرا باید تکرار شود. این دقیقاً وضعیتی است که در آن جمع آوری داده با سرعت بالا دیگر یک اصطلاح بروشور نیست و به تفاوت بین داده های قابل استفاده و یک بعد از ظهر هدر رفته تبدیل می شود.

در زمینه تست ارتعاش و دینامیک، سرعت بالا یک ویژگی نیست. این ترکیبی از نرخ نمونه‌برداری، وضوح مبدل، و زمان‌بندی کانال به کانال است که تعیین می‌کند آیا یک رویداد فیزیکی به درستی ضبط شده است یا خیر. این مقاله توضیح می‌دهد که این اعداد در عمل به چه معنا هستند و چگونه می‌توان آنها را با الزامات آنالیز مودال، آزمایش‌های ضربه، و تشخیص ماشین‌آلات مطابقت داد.

معنای واقعی "سرعت بالا" در یک آنالایزر سیگنال دینامیک چیست؟

اولین نکته قابل حل این است که هیچ آستانه سرعت جهانی وجود ندارد که یک سیستم را به عنوان سرعت بالا مشخص کند. نرخ نمونه مناسب نرخی است که بالاترین فرکانسی را که می‌خواهید تجزیه و تحلیل کنید، به اضافه یک حاشیه فیلتر حفظ می‌کند. آنالایزرهای سیگنال دینامیک معمولاً 2.56 برابر فرکانس بالای باند تجزیه و تحلیل نمونه برداری می کنند. اگر یک آزمون مودال 0 تا 2 کیلوهرتز را پوشش دهد، نرخ 5.12 kS/s در تئوری کافی است. بررسی عیب ماشین های دوار تا فرکانس 30 کیلوهرتز تقریباً 77 kS/s را می طلبد. یک گذرگاه صوتی یا مکانیکی کوتاه می تواند ۲۵۶ کیلوهرتز یا بیشتر را توجیه کند.

بنابراین سرعت بالا نسبت به اندازه گیری است. برای حالت های تفکیک تست پل زیر 100 هرتز، 256 kS/s بیش از حد است. برای مولفه‌ای که تأثیری در مقیاس میلی‌ثانیه دریافت می‌کند، ممکن است همان نرخ دقیقاً همان اوج واقعی باشد. روش قابل اعتماد محاسبه نرخ از روی فیزیک آزمون است، نه انتخاب بزرگترین عدد در کاتالوگ.

هنگامی که آزمایش واقعاً به سرعت فوق العاده ای نیاز دارد، سخت افزار باید از آن پیروی کند. در انتهای بالایی قسمت‌های جلویی فشرده، تحلیل‌گر سیگنال دینامیکی ZTU8508C به نمونه‌برداری 1 مگاهرتز می‌رسد، قابلیتی که هدف آن موارد گذرا بسیار کوتاه، رویدادهای صوتی با فرکانس بالا، و کاربردهای مشابه تک کاناله است.

ZT-U8508C آنالایزر سیگنال دینامیک نمونه برداری 1 مگاهرتز برای ضبط گذرا این آنالایزر هشت کاناله نمونه برداری از هر کانال 1 مگاهرتز را با ساعت های همگام ارائه می دهد که آن را برای ثبت رویدادهای گذرا بسیار کوتاه و رویدادهای صوتی با فرکانس بالا در آنالیز مودال تک کانال یا چند کاناله مناسب می کند. مشاهده محصول →

قابلیت Sample Rate به پیوند بین front-end و کامپیوتر میزبان نیز بستگی دارد. انتخاب خانواده های رابط در تحلیلگرهای سیگنال دینامیکی فعلی، مبادلات معمولی را نشان می دهد:

معماری گذرگاه، طرح سیستم را به اندازه نرخ داده تغییر می دهد. قسمت‌های جلویی مبتنی بر شبکه می‌توانند نزدیک حسگرها قرار بگیرند و داده‌ها را در طول کابل‌های طولانی پخش کنند، در حالی که قسمت‌های جلویی USB به‌طور طبیعی مانند ابزارهای نیمکتی عمل می‌کنند. برای یک تست مودال با تعداد کانال بالا یا نصب نظارت دائمی، قرار دادن فیزیکی اغلب عامل تعیین کننده است حتی زمانی که نرخ نمونه به تنهایی نمی تواند باشد.

جایی که نرخ نمونه گیری نتیجه را تعیین می کند

آزمایش هایی که میزان نمونه گیری ناکافی را مجازات می کنند یک شکل مشترک دارند: از نظر زمان کوتاه و طیف گسترده ای دارند. لرزش مداوم با فرکانس پایین نرخ های متوسطی را تحمل می کند. ضربات چکش، گذرای مربوط به ترک، و رویدادهای باربری با فرکانس بالا چنین نیست.

در تست مودال، نیاز معمولاً متوسط ​​اما غیر قابل بخشش است. از 2.56 برابر بالاترین فرکانس حالتی که می خواهید شناسایی کنید استفاده کنید. نمونه برداری خیلی کم پیک های مستعار ایجاد می کند که دقیقاً شبیه حالت های واقعی هستند. خطا خاموش است زیرا تحلیلگر نمی تواند فرکانس هایی را که هرگز اندازه گیری نکرده است نشان دهد. علامت کلاسیک یک تابع پاسخ فرکانسی است که با تغییر باند آنالیز، پیک‌های تشدید آن حرکت می‌کنند یا دامنه آن را تغییر می‌دهند.

در تست ضربه و گذرا، نرخ بالاتر دو مزیت مجزا را به همراه دارد. اول، دامنه اوج یک ضربه چکش یا ضربه احتمال بیشتری دارد که گرفته شود. یک پیک یک نمونه ای که با نرخ پایین اندازه گیری می شود را می توان ده ها درصد دست کم گرفت. دوم، یک پنجره انفجاری کوتاه شکل موج مورد نیاز برای تبدیل فوریه تمیز را حفظ می کند.

در عیب‌یابی ماشین‌آلات، خطاهای اولیه یاتاقان، پالس‌های شوک مکرری ایجاد می‌کنند که رزونانس‌های بسیار بالاتر از فرکانس چرخش شفت را تحریک می‌کنند. فرکانس نقص در 150 هرتز می تواند نامرئی بماند اگر زنگ آن تا 20 کیلوهرتز گسترش یابد در حالی که آنالایزر در 10 کیلو هرتز نمونه برداری می کند. اندازه‌گیری‌های تشخیصی عملی در چنین ماشین‌هایی به نرخ‌های هر کانال 50 kS/s یا بیشتر نیاز دارند، که جایی است که یک front-end اختصاصی با سرعت بالا جایگاه خود را به دست می‌آورد.

برای اندازه گیری های گذرا از این نوع، یک کانال سریع اغلب بیشتر از یک آرایه آهسته ارزش دارد. تحلیلگر سیگنال دینامیک تک کاناله ZTU8301C با نمونه برداری 256 کیلوهرتز نمونه ای از این رویکرد است.

آنالایزر سیگنال دینامیکی تک کاناله 256 کیلوهرتز ZT-U8301C با نمونه برداری 256 کیلوهرتز و پهنای باند آنالوگ 100 کیلوهرتز، این واحد جمع و جور نمونه برداری بیش از حد را برای آنتی آلیاسینگ و محدوده ورودی شارژ تا 10000 ± pC برای سنسورهای پیزوالکتریک ارائه می دهد. مشاهده محصول →

سریعترین تنظیم همیشه بهترین تنظیم نیست. دوبرابر کردن نرخ نمونه، اندازه فایل و بار پردازشی را دو برابر می‌کند، در حالی که تقریباً هیچ اطلاعاتی در زمانی که سیگنال فیزیکی باند محدود است اضافه نمی‌کند. نرخ را با طیف مطابقت دهید، نه با کاتالوگ.

مشخصاتی که به اندازه نرخ نمونه اهمیت دارند

یک برگه مشخصات پر از اعداد نمونه‌برداری می‌تواند چهار پارامتری را که بر کیفیت اندازه‌گیری حاکم هستند پنهان کند: نرخ هر کانال، وضوح مبدل، نوع ورودی و همگام‌سازی بین کانال.

• نرخ هر کانال در مقابل توان کل. یک سیستم ممکن است توان کل بالایی را تبلیغ کند، اما وقتی این رقم در 32 کانال تقسیم شود، نرخ هر کانال می تواند کمتر از نیاز آزمایش شما باشد. همیشه نرخ را با تعداد کامل کانالی که قصد استفاده از آن را دارید تأیید کنید.
• وضوح مبدل سیگنال های ارتعاشی اغلب یک جزء بزرگ با فرکانس پایین را با یک قطعه بسیار کوچک با فرکانس بالا ترکیب می کنند. یک مبدل 24 بیتی محدوده دینامیکی کافی برای حل هر دو را در یک رکورد فراهم می کند. یک مبدل 16 بیتی ممکن است قطعه کوچک را در نویز کوانتیزاسیون دفن کند. اکثر آنالایزرهای اختصاصی موجود در کاتالوگ دقیقا به همین دلیل 24 بیتی هستند.
• نوع ورودی و تهویه سیگنال آزمایش‌های مبتنی بر شتاب‌سنج به تحریک جریان ثابت IEPE، شتاب‌سنج‌های خروجی شارژ به تقویت‌کننده شارژ، و اندازه‌گیری‌های همه منظوره به ورودی ولتاژ ساده نیاز دارند. یک آنالایزر که از ورودی ولتاژ، IEPE و شارژ پشتیبانی می کند، پیکربندی مجدد را در کمپین های مختلف آزمایشی ساده می کند.
• همگام سازی آزمون‌های شکل انحراف مودال و عملیاتی به روابط فاز بین کانال‌ها بستگی دارد. نمونه برداری همزمان در هر کانال آن روابط را حفظ می کند. نمونه برداری متوالی چندگانه آنها را خراب می کند. برای یک آزمایش ساختاری بزرگ، همگام سازی بیش از یک مگاهرتز اضافی در برگه مشخصات اهمیت دارد.

هنگامی که یک بررسی مودال به ده‌ها پاسخ هماهنگ نیاز دارد، گلوگاه‌های عملی تعداد کانال و هم‌ترازی زمان است، نه سرعت تک کانال. تحلیلگر سیگنال دینامیکی 32 کاناله ZTU8232C در فرکانس 128 کیلوهرتز از طریق یک اتصال USB 2.0 نمونه برداری می کند که نشان می دهد چگونه ظرفیت چند کاناله و سرعت واقعی در یک واحد ترکیب شده اند.

آنالایزر سیگنال دینامیکی 32 کانالی 128 کیلوهرتز ZT-U8232C این تحلیلگر با داشتن 32 کانال جذب همگام شده با مبدل های A/D اختصاصی و فیلترهای ضد نام مستعار ردیابی، از تست مودال با تعداد کانال بالا در USB 2.0 پشتیبانی می کند و در عین حال تراز زمانی را حفظ می کند. مشاهده محصول →

قبل از انتخاب یک DAQ با سرعت بالا، پنج بررسی کنید

1. بالاترین فرکانسی را که باید حل کنید تعریف کنید، سپس آن را در 2.56 ضرب کنید. این عدد، نه عنوان بروشور، حداقل نرخ نمونه شماست.
2. نرخ نمونه را در تعداد کانال برنامه ریزی شده خود تأیید کنید، نه در یک کانال. به طور خاص بپرسید وقتی هر کانالی فعال می شود چه اتفاقی برای توان عملیاتی می افتد.
3. حالت های ورودی را با سنسورهای خود مطابقت دهید: ولتاژ، IEPE یا شارژ. اطمینان حاصل کنید که تحلیلگر تحریک حسگر را تامین می کند و محدوده ورودی آن با سطوح سیگنال شما مطابقت دارد.
4. ماشه و رفتار زمان‌بندی را برای کار گذرا بررسی کنید. ضبط قبل از شروع، حالت انفجار، و مُهرهای زمانی قابل اعتماد بیش از یک رقم اضافی در نرخ نمونه اهمیت دارند.
5. کل زنجیره اندازه گیری را در نظر بگیرید، نه فقط قسمت جلویی. ارزش تامین‌کننده‌ای که حسگرها، سخت‌افزار و نرم‌افزار را با هم ارائه می‌کند، می‌تواند از صرفه‌جویی در یکپارچه‌سازی اجزای چندین فروشنده بیشتر باشد.

برای مهندسانی که یک زنجیره اندازه گیری کامل را مونتاژ می کنند، الف راه حل تست کلید در دست کل مسیر سیگنال را تحت یک مشخصات نگه می دارد و بیشتر خطرات یکپارچه سازی را حذف می کند. کسانی که هنوز در حال تصمیم گیری بین یک تخته اکتسابی همه منظوره و یک آنالایزر که برای ارتعاش ساخته شده است، تفاوت های عملی که در مقاله قبلی درباره چگونه یک تحلیلگر سیگنال پویا با یک سیستم جمع آوری داده سنتی متفاوت است .

خط پایین عملی

جمع آوری داده با سرعت بالا یک مسابقه تسلیحاتی برای بزرگترین نرخ نمونه ممکن نیست. این تمرینی برای تطبیق پهنای باند با فیزیک است. بالاترین فرکانس را در اندازه گیری خود تعریف کنید، حاشیه 2.56 را اعمال کنید، بررسی کنید که ابزار انتخابی آن نرخ را در هر کانالی که قصد استفاده از آن را دارید ارائه می دهد و تأیید کنید که مراحل ورودی با سنسورهای شما مطابقت دارند. اگر این شرایط برقرار باشد، ضبط نشان دهنده واقعیت است. اگر این کار را نکنند، هیچ ارتقای نرم افزاری آن را برطرف نمی کند.

خرید یک سیستم سریع آسان است. خرید سیستمی که سرعت، وضوح، تعداد کانال و هماهنگ سازی آن بر اساس یک آزمایش واقعی مهندسی شده است، چیزی است که یک کمپین اندازه گیری قابل اعتماد را از یک جلسه اشکال زدایی طولانی جدا می کند. با فیزیک شروع کنید، سپس برگه مشخصات را بخوانید.