Nagy sebességű adatgyűjtés: A DAQ specifikációinak a vibrációteszt igényeihez való igazítása

Egy szerkezeti modális teszt a tervezett ütemben késve fut. A mérnök egy műszeres kalapáccsal megkopogtatja a vizsgálandó tárgyat, figyeli, hogy a válasz körülbelül háromszáz ezredmásodperc alatt csökken, és csak egy maroknyi mintát lát a képernyőn. A csillapítási becslés becslésnek tűnik, a frekvencia-válasz függvény álnevet hordoz, és a futtatást meg kell ismételni. Pontosan ez az a helyzet, amikor a nagy sebességű adatgyűjtés megszűnik brossúra kifejezésként, és a használható adatok és az elpazarolt délután különbségévé válik.

A rezgés és a dinamikus tesztelés keretében a nagy sebesség nem egy specifikáció. Ez a mintavételezési frekvencia, az átalakító felbontás és a csatornák közötti időzítés kombinációja, amely meghatározza, hogy a fizikai eseményt hűen rögzítik-e. Ez a cikk elmagyarázza, mit jelentenek ezek a számok a gyakorlatban, és hogyan lehet őket a modális elemzés, az ütközési tesztek és a gépdiagnosztika követelményeihez igazítani.

Mit jelent valójában a „nagy sebesség” egy dinamikus jelanalizátorban?

Az első megoldás az, hogy nincs olyan univerzális sebességküszöb, amely a rendszert nagy sebességűnek jelölné. A megfelelő mintavételezési gyakoriság az, amely megőrzi az elemezni kívánt legmagasabb frekvenciát, valamint a szűrőmargót. A dinamikus jelanalizátorok hagyományosan az elemzési sáv felső frekvenciahatárának 2,56-szorosán vesznek mintát. Ha egy modális teszt 0-2 kHz-et fed le, akkor elméletileg elegendő az 5,12 kS/s sebesség; egy 30 kHz-ig terjedő forgógép-hibafelmérés nagyjából 77 kS/s-ot igényel; egy rövid akusztikus vagy mechanikai tranziens 256 kHz-et vagy annál többet igazolhat.

A nagy sebesség tehát a méréshez viszonyított. A 100 Hz alatti feloldási módok esetén a 256 kS/s túlzás. Egy ezredmásodperces léptékű ütést érő komponens esetében ugyanaz az arány lehet, ami pontosan megfogja a valódi csúcsot. A megbízható eljárás az, hogy az arányt a teszt fizikája alapján számítjuk ki, nem pedig a katalógusban szereplő legnagyobb számot választjuk ki.

Ha a teszt valóban rendkívüli sebességet követel, a hardvernek követnie kell. A kompakt front-endek felső végén a ZTU8508C dinamikus jelanalizátor eléri az 1 MHz-es mintavételezést, ami nagyon rövid tranziensekre, nagyfrekvenciás akusztikus eseményekre és hasonló egycsatornás alkalmazásokra irányul.

ZT-U8508C 1 MHz-es mintavételező dinamikus jelanalizátor tranziens rögzítéshez Ez a nyolccsatornás analizátor csatornánként 1 MHz-es mintavételezést biztosít szinkronizált órajelekkel, így alkalmas nagyon rövid tranziensek és nagyfrekvenciás akusztikus események rögzítésére egycsatornás vagy többcsatornás modális elemzésben. Termék megtekintése →

A mintavételezési sebesség az előtér és a gazdaszámítógép közötti kapcsolattól is függ. Az interfészcsaládok kiválasztása a jelenlegi dinamikus jelanalizátorokban a tipikus kompromisszumokat szemlélteti:

A busz architektúra éppúgy megváltoztatja a rendszer elrendezését, mint az adatsebességet. A hálózati alapú front-endek az érzékelők közelében helyezkedhetnek el, és hosszú kábeleken keresztül streamelhetik az adatokat, míg az USB-elrendezések természetesen asztali műszerként viselkednek. Nagy csatornaszámú modális teszteknél vagy állandó felügyeleti berendezéseknél a fizikai elhelyezés gyakran a döntő tényező még akkor is, ha a mintavételi gyakoriság önmagában nem lenne az.

Ahol a mintavételezési arány határozza meg az eredményt

Az elégtelen mintavételi gyakoriságot büntető tesztek közös formát mutatnak: rövidek az időben és széles spektrummal rendelkeznek. A folyamatos alacsony frekvenciájú rezgés mérsékelt frekvenciákat tolerál; kalapácsütések, repedésekkel kapcsolatos tranziensek és nagyfrekvenciás csapágyesemények nem.

A modális tesztelés során a követelmény általában mérsékelt, de megbocsáthatatlan. Használja az azonosítani kívánt legmagasabb üzemmódfrekvencia 2,56-szorosát. A túl alacsony mintavételezés alias csúcsokat eredményez, amelyek pontosan úgy néznek ki, mint a valódi módok; a hiba néma, mert az analizátor nem tud olyan frekvenciákat reprezentálni, amelyeket soha nem mért. A klasszikus tünet egy frekvencia-válaszfüggvény, amelynek rezonanciacsúcsai elmozdulnak vagy változnak az amplitúdója az elemzési sáv megváltoztatásakor.

Az ütközési és tranziens tesztelésnél a magasabb arány két külön előnyt jelent. Először is, a kalapácsimpulzus vagy sokk esemény csúcsamplitúdója nagyobb valószínűséggel rögzíthető; az alacsony ütemben mért egymintás csúcs több tíz százalékkal alábecsülhető. Másodszor, egy rövid sorozatú ablak megtartja a tiszta Fourier-transzformációhoz szükséges hullámforma alakját.

A gépek diagnosztikájában a korai csapágyhibák ismétlődő lökésimpulzusokat generálnak, amelyek a tengely forgási frekvenciája feletti rezonanciákat gerjesztik. A 150 Hz-es hibafrekvencia láthatatlan maradhat, ha csengetése 20 kHz-ig terjed, miközben az analizátor 10 kS/s-on vesz mintát. Az ilyen gépeken végzett gyakorlati diagnosztikai mérésekhez legalább 50 kS/s-os csatornánkénti sebességre van szükség, ahol egy dedikált nagysebességű front-end kiérdemli a helyét.

Az ilyen típusú tranziens méréseknél egy gyors csatorna gyakran többet ér, mint egy lassú tömb. A ZTU8301C egycsatornás dinamikus jelanalizátor 256 kHz-es mintavétellel ennek a megközelítésnek a reprezentatív példája.

ZT-U8301C 256 kHz-es egycsatornás dinamikus jelanalizátor A 256 kHz-es mintavételezéssel és a 100 kHz-es analóg sávszélességgel ez a kompakt egység túlmintavételezést kínál az élsimításhoz, és ±10 000 pC-ig terjedő töltési bemeneti tartományt a piezoelektromos érzékelők számára. Termék megtekintése →

A leggyorsabb beállítás nem mindig a legjobb beállítás. A mintavételi sebesség megkétszerezése megduplázza a fájlméretet és a feldolgozási terhelést, miközben szinte semmilyen információt nem ad hozzá, ha a fizikai jel sávkorlátozott. Párosítsa az arányt a spektrumhoz, ne a katalógushoz.

A specifikációk olyan fontosak, mint a mintavételi sebesség

A mintavételi számokkal teli specifikációs lap elrejti a mérés minőségét szabályozó négy paramétert: csatornánkénti sebességet, konverter felbontást, bemeneti típust és csatornák közötti szinkronizálást.

• A csatornánkénti sebesség az összesített átviteli sebességhez képest. Előfordulhat, hogy egy rendszer magas teljes átviteli sebességet hirdet, de ha ezt a számot 32 csatornára osztják, a csatornánkénti sebesség a teszt követelménye alá csökkenhet. Mindig erősítse meg az arányt a használni kívánt teljes csatornaszám mellett.
• Átalakító felbontás. A rezgésjelek gyakran kombinálnak egy nagy alacsony frekvenciájú komponenst egy nagyon kicsi magas frekvenciájú komponenssel. A 24 bites konverter elegendő dinamikatartományt biztosít ahhoz, hogy mindkettőt egyetlen rekordban feloldja; egy 16 bites konverter eltemetheti a kis komponenst a kvantálási zajban. A legtöbb dedikált elemző a katalógusban pontosan emiatt 24 bites.
• Bemenet típusa és jelkondicionálás. A gyorsulásmérő alapú tesztekhez IEPE állandó áramú gerjesztés, a töltéskimeneti gyorsulásmérőkhöz töltéserősítő, az általános célú mérésekhez pedig sima feszültség bemenet szükséges. A feszültség-, IEPE- és töltésbemenetet támogató analizátor leegyszerűsíti a különböző tesztkampányok újrakonfigurálását.
• Szinkronizálás. A modális és az üzemi elhajlási alakvizsgálatok a csatornák közötti fázisviszonyoktól függenek. Az egyidejű mintavétel minden csatornán megőrzi ezeket a kapcsolatokat; a szekvenciális multiplex mintavétel megrontja őket. Egy nagy szerkezeti tesztnél a szinkronizálás többet számít, mint egy extra megahertz a specifikációs lapon.

Amikor egy modális felmérés több tucat szinkronizált választ igényel, a gyakorlati szűk keresztmetszetek a csatornaszámlálás és az időbeállítás, nem pedig az egycsatornás sebesség. A ZTU8232C 32 csatornás dinamikus jelanalizátor 128 kHz-en vesz mintát USB 2.0 kapcsolaton keresztül, amely megmutatja, hogy a többcsatornás kapacitás és a valósághű sebesség hogyan ötvöződik egy egységben.

ZT-U8232C 128 kHz 32 csatornás dinamikus jelanalizátor A 32 szinkronizált adatgyűjtési csatornával, dedikált A/D konverterekkel és nyomkövető anti-alias szűrőkkel ez az analizátor támogatja a nagy csatornaszámú modális tesztelést USB 2.0-n keresztül, miközben megtartja az időbeosztást. Termék megtekintése →

Öt ellenőrzés, mielőtt nagy sebességű DAQ-t választana

1. Határozza meg a feloldandó legmagasabb frekvenciát, majd szorozza meg 2,56-tal. Ez a szám, nem a brosúra címe, a minimális mintavételi arány.
2. A mintavételezési gyakoriságot a tervezett csatornaszámon ellenőrizze, ne egy csatornán. Konkrétan kérdezze meg, hogy mi történik az átviteli sebességgel, ha minden csatorna engedélyezve van.
3. Illessze a bemeneti módokat az érzékelőihez: feszültség, IEPE vagy töltés. Győződjön meg arról, hogy az analizátor biztosítja az érzékelő gerjesztését, és a bemeneti tartományok megfelelnek az Ön jelszintjének.
4. Ellenőrizze a trigger és az időzítés viselkedését átmeneti munkák esetén. A triggerelés előtti rögzítés, a sorozatfelvételi mód és a megbízható időbélyegek többet jelentenek, mint egy plusz számjegy a mintavételi frekvencián.
5. Vegye figyelembe a teljes mérési láncot, ne csak a front-endet. Az érzékelőket, beszerzési hardvert és szoftvert együttesen szállító beszállító értéke meghaladja azt a megtakarítást, amelyet több szállítótól származó alkatrészek integrálása okoz.

A teljes mérési láncot összeszerelő mérnökök számára a kulcsrakész tesztelési megoldás a teljes jelút egyetlen specifikáció alatt marad, és eltávolítja a legtöbb integrációs kockázatot. Azok, akik még mindig döntenek az általános célú adatgyűjtő tábla és a vibrációra tervezett analizátor között, megtalálják a gyakorlati különbségeket egy korábbi cikkünkben miben különbözik a dinamikus jelelemző a hagyományos adatgyűjtő rendszertől .

A gyakorlati lényeg

A nagy sebességű adatgyűjtés nem fegyverkezési verseny a lehető legnagyobb mintavételi arányért. Ez egy gyakorlat a sávszélesség és a fizika összehangolására. Határozza meg a mérés legmagasabb frekvenciáját, alkalmazza a 2,56-os határt, ellenőrizze, hogy a kiválasztott műszer ezt a frekvenciát adja-e minden használni kívánt csatornán, és ellenőrizze, hogy a bemeneti fokozatok megegyeznek-e az érzékelőkkel. Ha ezek a feltételek fennállnak, a felvétel a valóságot tükrözi. Ha nem, akkor semmilyen szoftverfrissítés nem fogja megoldani.

A gyors rendszer vásárlása egyszerű. Egy olyan rendszer megvásárlása, amelynek sebessége, felbontása, csatornaszáma és szinkronizálása egy valódi teszt köré épül, az különbözteti meg a megbízható mérési kampányt a hosszú hibakeresési munkamenettől. Kezdje a fizikával, majd olvassa el a specifikációs lapot.