اکتساب داده های ارتعاشی: معیارهای کلیدی برای انتخاب یک سیستم اندازه گیری

یاتاقان موتور مدت ها قبل از به صدا درآمدن زنگ خطر شروع به تحلیل می کند. اولین علامت اغلب یک تغییر کوچک در ارتعاش است: یک اوج طیفی جدید، یک تغییر فاز جزئی، یا افزایش آهسته در نویز پهنای باند. اگر سیستم جمع‌آوری داده‌ها نتواند آن جزئیات را حفظ کند، تا زمانی که دستگاه از کار بیفتد، مشکل می‌تواند مورد توجه قرار نگیرد. بنابراین، جمع‌آوری داده‌های ارتعاشی صرفاً مربوط به اتصال یک شتاب‌سنج به رایانه نیست. این در مورد ساخت یک زنجیره اندازه گیری است که محدوده فرکانس مناسب، محدوده دینامیکی و هماهنگ سازی زمانی را برای یک آزمایش یا هدف نظارتی خاص ثبت می کند.

آنچه که سیستم های اکتساب داده ارتعاشی انجام می دهند

یک سیستم جمع‌آوری داده‌های ارتعاشی چهار کار را انجام می‌دهد: حرکت مکانیکی را حس می‌کند، سیگنال الکتریکی را تنظیم می‌کند، آن را به یک رکورد دیجیتال تبدیل می‌کند و سپس نتیجه را تجزیه و تحلیل یا ذخیره می‌کند. هر مرحله دارای محدودیت هایی است و ضعیف ترین پیوند کیفیت کلی اندازه گیری را تعیین می کند.

سنسور معمولا یک شتاب سنج، مبدل نیرو یا میکروفون است. تهویه کننده سیگنال بهره، فیلتر کردن، و در مورد سنسورهای IEPE، تحریک جریان ثابت را اعمال می کند. مبدل آنالوگ به دیجیتال از سیگنال شرطی شده با نرخ و وضوح مشخص نمونه برداری می کند. در نهایت، بسته‌های نرم‌افزاری تاریخچه زمانی دیجیتال را به طیف‌های FFT، مدارها، مسیرهای سفارش یا پارامترهای مدال تبدیل می‌کنند. یک سیستم خوب طراحی شده همه این عناصر را متعادل نگه می دارد.

با شتاب سنج شروع کنید نه با کامپیوتر

انتخاب سنسور ابتدا ممکن است غیرمعمول به نظر برسد، اما شتاب سنج باند فرکانسی و محدوده دینامیکی موجود برای کل زنجیره را مشخص می کند. شتاب‌سنج‌های پیزوالکتریک اکثر اندازه‌گیری‌های ارتعاش صنعتی را پوشش می‌دهند، در حالی که سنسورهای نیرو و میکروفون‌ها کاربردهای خاصی را انجام می‌دهند. سوال اصلی نوع خروجی است، زیرا تعیین می کند که چگونه قسمت جلویی جمع آوری داده ها باید پیکربندی شود.

برای بررسی ماشین‌های دوار، یک شتاب‌سنج IEPE با حساسیت 100 mV/g یک نقطه شروع رایج است زیرا محدوده فرکانسی مفیدی در حدود 0.5 هرتز تا 10 کیلوهرتز ارائه می‌کند. هنگامی که دما از محدوده عملکرد الکترونیک داخلی فراتر می رود، شتاب سنج های حالت شارژ ایمن تر هستند. سیستم اکتساب باید با سنسور مطابقت داشته باشد: ورودی IEPE جریان ثابت را تامین می کند و ولتاژ بایاس را جدا می کند، در حالی که ورودی شارژ به تقویت کننده شارژ نیاز دارد. نادیده گرفتن این تطابق یکی از رایج ترین منابع تنظیم معیوب است.

نرخ نمونه‌برداری، Anti-Aliasing و وضوح ADC

نرخ نمونه برداری بالاترین فرکانس سیگنالی را که می توانید بگیرید تعیین می کند. معیار Nyquist مستلزم نمونه برداری با بیش از دو برابر حداکثر فرکانس مورد علاقه است. آنالایزرهای دینامیکی عملی از نسبت 2.56 برابری استفاده می کنند تا فضایی را برای باز کردن فیلتر ضد آلیاسینگ ایجاد کنند. برای محدوده تجزیه و تحلیل 10 کیلوهرتز، این به معنای نرخ نمونه برداری 25.6 کیلوهرتز یا بالاتر است.

ارتعاش ماشین آلات اغلب تا 20 کیلوهرتز تجزیه و تحلیل می شود. تشخیص عیب بلبرینگ ممکن است به 40 تا 80 کیلوهرتز نیاز داشته باشد. تست‌های شوک با فرکانس بالا و اندازه‌گیری‌های اولتراسونیک حتی بیشتر نیاز دارند. در سمت وضوح، مبدل های 24 بیتی محدوده دینامیکی گسترده ای را ارائه می دهند، اما تعداد موثر بیت ها، نویز ورودی و تطبیق فاز کانال بیشتر از مشخصات بازاریابی اهمیت دارد. واحدی مانند ZTU8508C ظرفیت نمونه برداری 1 مگاهرتز را برای ضبط گذرا و رزونانس های فرکانس بالا ارائه می دهد که آنالایزرهای معمولی از دست می دهند.

آنالایزر سیگنال دینامیکی 8 کانال ZT-U8508C با نمونه برداری 1 مگاهرتز این آنالایزر 8 کانالی تا حداکثر 1 مگاهرتز در هر کانال با ساعت‌های همگام‌سازی سخت‌افزاری نمونه‌برداری می‌کند و از پاسخ فازی منطبق برای ضبط گذرا با فرکانس بالا و تحلیل دامنه فرکانس چند کاناله اطمینان می‌دهد. مشاهده محصول →

تعداد کانال، گزینه های رابط، و همگام سازی

بسیاری از پروژه ها به بیش از یک کانال نیاز دارند. اندازه گیری ارتعاش سه محوره از حداقل چهار ورودی از جمله سرعت سنج استفاده می کند. تحلیل مودال تجربی می تواند از ده ها کانال همزمان استفاده کند. هنگامی که کانال ها باید در حوزه فرکانس مقایسه شوند، همه ورودی ها باید به طور همزمان با پاسخ فاز کاملاً منطبق نمونه برداری شوند. عدم تطابق فازهای کوچک بین کانال ها تخمین تابع پاسخ فرکانسی و اشکال انحراف عملیاتی را مخدوش می کند.

انتخاب های رابط بر میزان آسانی شما در مقیاس بندی سیستم تأثیر می گذارد. دستگاه‌های USB برای کارهای رومیزی و قابل حمل مناسب هستند، دستگاه‌های شبکه اجازه اجرای کابل‌های طولانی‌تر و طرح‌بندی‌های توزیع‌شده را می‌دهند، و سیستم‌های پلاگین یا تعبیه‌شده تعداد زیادی کانال را مدیریت می‌کنند. جدول زیر مبادلات معمولی را خلاصه می کند.

برای تعادل بین تعداد کانال و راحتی نصب میدان، یک تحلیلگر شبکه 16 کانالی مانند ZTN8116C یک انتخاب عملی است. این داده ها را از طریق یک پیوند اترنت 100 مگابیت در ثانیه دریافت می کند و می تواند از طرح بندی های اندازه گیری توزیع شده در جایی که رایانه میزبان دور از دستگاه قرار دارد پشتیبانی کند.

آنالایزر سیگنال دینامیکی 16 کانالی ZT-N8116C با اترنت یک سیستم اکتساب موازی 16 کانالی که از ورودی‌های ولتاژ، IEPE و شارژ پشتیبانی می‌کند، نمونه‌برداری 64 kS/s را در تمام کانال‌ها و اتصال اترنت برای طرح‌بندی‌های اندازه‌گیری میدان توزیع شده ارائه می‌دهد. مشاهده محصول →

آنالایزرهای قابل حمل در مقابل سیستم های درجه آزمایشگاهی

آنالایزرهای قابل حمل تعداد کمی کانال را برای سهولت در حمل تغییر می دهند. آنها برای متعادل کردن میدان، بررسی ماشین آلات در محل و اندازه‌گیری‌های عبور/عقب پس از تعمیر و نگهداری استفاده می‌شوند. یک واحد USB جمع و جور با نمایشگر طیف بی‌درنگ به تکنسین‌ها این امکان را می‌دهد که هنگام تنظیم روتور یا سفت کردن پایه، تغییرات پیک ارتعاش را مشاهده کنند. این بی واسطه بودن اغلب ارزشمندتر از داشتن کانال های بیشتر است.

یک آنالایزر قابل حمل مانند ZTU8201I پردازش طیف بلادرنگ را در یک محفظه کوچک فراهم می کند که عیب یابی در کف کارخانه را ساده می کند. وقتی کار به یک آزمایش مودال 32 کانالی تبدیل شد، می‌توانید به یک سیستم شبکه همگام‌سازی شده بروید.

آنالایزر طیف بیدرنگ USB فشرده ZT-U8201I یک آنالایزر سبک وزن و قابل حمل USB با پردازش طیف بلادرنگ، مناسب برای عیب یابی ارتعاش در محل، تجزیه و تحلیل صوتی و تشخیص عیب در صورت جفت شدن با نرم افزار رایانه شخصی. مشاهده محصول →

از شکل موج زمان خام تا بینش مهندسی

کسب تنها نیمی از کار است. لایه نرم افزار شکل موج های زمانی را به اطلاعات تبدیل می کند: طیف فرکانس، نقشه های سفارش، شکل حالت ها و منحنی های روند. تنظیمات آنالیز مانند پنجره گذاری، همپوشانی، میانگین گیری و خطوط FFT مستقیماً روی نتیجه تأثیر می گذارد. درک اینکه چگونه یک تحلیلگر سیگنال دینامیک تفاوت با دیتالاگر سنتی می تواند به جلوگیری از مشخصات نادرست کمک کند. اگر یک سیگنال کامل بگیرید اما نمی توانید هارمونیک های فرکانس پایین یا طیف های توان متقاطع را به روش صحیح تجسم کنید، سیستم کار مورد نظر خود را انجام نمی دهد.

تطبیق استراتژی اکتساب با برنامه کاربردی

آزمایش مودال به لرزاننده یا چکش ضربه ای برای تحریک سازه، اکتساب چند کاناله همزمان و خطای فاز کانال به کانال کم نیاز دارد. نظارت بر ماشین دوار بر نمونه برداری مداوم، ورودی های سرعت سنج و ردیابی سفارش تاکید دارد. اندازه گیری های آکوستیک به میکروفون های کم نویز و قدرت IEPE مناسب نیاز دارند. یک قسمت جلویی انعطاف پذیر که ورودی های ولتاژ، IEPE و شارژ را می پذیرد، بیشتر سناریوها را پوشش می دهد.

برای پروژه‌هایی که حسگرها، اکتساب، تحریک و نرم‌افزار تحلیل را در یک آرایش کلید در دست ترکیب می‌کنند، کار با یک تامین‌کننده واحد می‌تواند ادغام را ساده‌تر کند. یک ساختار یافته سیستم تست ارتعاش و دینامیک اغلب ریسک تدارکات و زمان آموزش را کاهش می دهد.

ملاحظات خرید عملی

قبل از خرید، مشخصات فاز کانال به کانال را بررسی کنید، نه فقط عمق بیت ADC. به دنبال فیلترهای ضد آلیاژ داخلی و قابلیت ردیابی کالیبراسیون باشید. بپرسید که آیا نرم‌افزار می‌تواند داده‌ها را به فرمت‌های رایج صادر کند و آیا فروشنده آموزش یا پشتیبانی ارائه می‌دهد یا خیر. اگر زنجیره اندازه‌گیری شامل شتاب‌سنج‌هایی از یک منبع و ضبط‌کننده داده از منبع دیگر است، ولتاژهای بایاس، ظرفیت کابل و انواع کانکتور را بررسی کنید. اتصالات میدانی و کیفیت کابل نقاط ضعف رایج در جمع آوری داده های ارتعاشی، به ویژه در محیط های پر نویز هستند.

قبل از خرید زنجیره را بسازید

سنسور را برای محدوده فرکانس و دامنه خود انتخاب کنید، یک قسمت جلویی اکتسابی را انتخاب کنید که با سنسور مطابقت داشته باشد و تعداد کانال و همگام سازی مورد نیاز را ارائه دهد، سپس نرم افزاری را انتخاب کنید که به سؤال مهندسی شما پاسخ می دهد. نتیجه سیستمی است که در روز اول کار می کند و در بسیاری از پروژه ها به کار خود ادامه می دهد.