Nopea tiedonkeruu: DAQ-spesifikaatioiden sovittaminen tärinätestin tarpeisiin

Rakennemodaalitesti on myöhässä aikataulusta. Insinööri napauttaa testikohdetta instrumentoidulla vasaralla, tarkkailee vasteen heikkenemistä noin kolmessasadassa millisekunnissa ja näkee näytöllä vain kourallisen näytteitä. Vaimennusarvio näyttää arvaukselta, taajuusvastefunktiolla on alias ja ajo on toistettava. Juuri tämä on tilanne, jossa nopea tiedonkeruu lakkaa olemasta esitetermi ja siitä tulee ero käytettävän datan ja hukkaan kuluneen iltapäivän välillä.

Tärinän ja dynaamisen testauksen yhteydessä suuri nopeus ei ole yksi eritelmä. Se on näytteenottotaajuuden, muuntimen resoluution ja kanavien välisen ajoituksen yhdistelmä, joka määrittää, tallennetaanko fyysinen tapahtuma uskollisesti. Tässä artikkelissa kerrotaan, mitä nämä luvut tarkoittavat käytännössä ja kuinka ne sovitetaan modaalianalyysin, iskutestien ja konediagnostiikan vaatimuksiin.

Mitä "High Speed" todellisuudessa tarkoittaa dynaamisessa signaalianalysaattorissa

Ensimmäinen ratkaistava asia on, että ei ole olemassa yleistä nopeuskynnystä, joka merkitsee järjestelmän suureksi nopeudeksi. Oikea näytteenottotaajuus on se, joka säilyttää korkeimman analysoitavan taajuuden sekä suodatinmarginaalin. Dynaamiset signaalianalysaattorit ottavat tavanomaisesti näytteen 2,56 kertaa analyysikaistan ylätaajuusrajalla. Jos modaalinen testi kattaa 0-2 kHz, 5,12 kS/s nopeus riittää teoriassa; pyörivien koneiden vikatutkimus 30 kHz asti vaatii noin 77 kS/s; lyhyt akustinen tai mekaaninen transientti voi oikeuttaa 256 kHz tai enemmän.

Suuri nopeus on siis suhteessa mittaukseen. Alle 100 Hz:n taajuuksilla erotettavissa siltatestissä 256 kS/s on ylivoimainen. Komponentille, joka saa millisekunnin mittakaavan iskun, sama nopeus voi olla juuri se, mikä saavuttaa todellisen huipun. Luotettava menetelmä on laskea nopeus testin fysiikasta, ei valita luettelon suurinta numeroa.

Kun testi todella vaatii äärimmäistä nopeutta, laitteiston on seurattava. Kompaktien etuosien yläpäässä dynaaminen signaalianalysaattori ZTU8508C saavuttaa 1 MHz:n näytteistystaajuuden, joka on tarkoitettu erittäin lyhyisiin transientteihin, korkeataajuisiin akustisiin tapahtumiin ja vastaaviin yksikanavaisiin sovelluksiin.

ZT-U8508C 1 MHz näytteitysdynaaminen signaalianalysaattori transienttia sieppausta varten Tämä kahdeksankanavainen analysaattori tarjoaa 1 MHz kanavakohtaista näytteenottoa synkronoiduilla kelloilla, mikä tekee siitä sopivan erittäin lyhyiden transientien ja korkeataajuisten akustisten tapahtumien tallentamiseen yksikanavaisessa tai monikanavaisessa modaalianalyysissä. Näytä tuote →

Näytteenottotaajuus riippuu myös käyttöliittymän ja isäntätietokoneen välisestä linkistä. Nykyisten dynaamisten signaalianalysaattoreiden liitäntäperheiden valinta havainnollistaa tyypillisiä kompromisseja:

Väyläarkkitehtuuri muuttaa järjestelmän asettelua yhtä paljon kuin tiedonsiirtonopeutta. Verkkopohjaiset käyttöliittymät voivat istua lähellä antureita ja suoratoistaa dataa pitkien kaapelien aikana, kun taas USB-etupäät toimivat luonnollisesti penkkiinstrumentteina. Suuren kanavamäärän modaalitestissä tai pysyvässä valvontaasennuksessa fyysinen sijoitus on usein ratkaiseva tekijä, vaikka näytteenottotaajuus ei yksin olisikaan.

Missä näytteenottotaajuus ratkaisee tuloksen

Testeillä, jotka rankaisevat riittämätöntä näytteenottotaajuutta, on yhteinen muoto: ne ovat ajallisesti lyhyitä ja laaja-alaisia. Jatkuva matalataajuinen tärinä sietää vaatimattomia nopeuksia; vasaraiskut, halkeamiin liittyvät transientit ja suurtaajuiset laakeritapahtumat eivät.

Modaalitestauksessa vaatimus on yleensä kohtalainen, mutta anteeksiantamaton. Käytä 2,56 kertaa korkeinta taajuutta, jonka haluat tunnistaa. Liian alhainen näytteistys tuottaa aliasoituja huippuja, jotka näyttävät täsmälleen todellisilta moodilta; virhe on hiljainen, koska analysaattori ei voi esittää taajuuksia, joita se ei ole koskaan mitannut. Klassinen oire on taajuusvastefunktio, jonka resonanssihuiput liikkuvat tai muuttavat amplitudia, kun vaihdat analyysikaistaa.

Isku- ja transienttitestauksissa korkeampi nopeus tuo kaksi erillistä etua. Ensinnäkin vasarapulssin tai iskutapahtuman huippuamplitudi tallennetaan todennäköisemmin; alhaisella nopeudella mitattu yhden näytteen huippu voidaan aliarvioida kymmenillä prosenteilla. Toiseksi lyhyt purskeikkuna säilyttää puhtaan Fourier-muunnoksen tarvittavan aaltomuodon.

Koneen diagnostiikassa varhaiset laakeriviat synnyttävät toistuvia iskupulsseja, jotka herättävät resonansseja paljon akselin pyörimistaajuuden yläpuolella. Vikataajuus 150 Hz:llä voi jäädä näkymättömäksi, jos sen soitto ulottuu 20 kHz:iin, kun analysaattori ottaa näytteitä nopeudella 10 kS/s. Käytännön diagnostiset mittaukset tällaisissa koneissa vaativat 50 kS/s tai enemmän kanavakohtaisia ​​nopeuksia, jolloin erityinen nopea etupää ansaitsee paikkansa.

Tällaisissa transienttimittauksissa yksi nopea kanava on usein arvokkaampi kuin hidas ryhmä. Yksikanavainen dynaaminen signaalianalysaattori ZTU8301C, jossa on 256 kHz:n näytteenotto, on edustava esimerkki tästä lähestymistavasta.

ZT-U8301C 256 kHz yksikanavainen dynaaminen signaalianalysaattori 256 kHz:n näytteenoton ja 100 kHz:n analogisen kaistanleveyden ansiosta tämä kompakti laite tarjoaa ylinäytteistyksen anti-aliasointia varten ja jopa ±10 000 pC:n latausalueen pietsosähköisille antureille. Näytä tuote →

Nopein asetus ei ole aina paras asetus. Näytetaajuuden kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa tiedoston koon ja prosessointikuormituksen samalla kun lisäät lähes mitään tietoa, kun fyysinen signaali on kaistarajoitettu. Yhdistä nopeus spektriin, älä luetteloon.

Tekniset tiedot ovat yhtä tärkeitä kuin näytteenottotaajuus

Näytteenottonumeroita täynnä oleva määrityssivu voi piilottaa neljä mittauksen laatua säätelevää parametria: kanavakohtainen nopeus, muuntimen resoluutio, tulotyyppi ja kanavien välinen synkronointi.

• Kanavakohtainen nopeus verrattuna kokonaiskapasiteettiin. Järjestelmä voi mainostaa suurta kokonaissuorituskykyä, mutta kun tämä luku jaetaan 32 kanavalle, kanavakohtainen nopeus voi laskea alle testin vaatimuksen. Vahvista aina nopeus täydellä kanavamäärällä, jota aiot käyttää.
• Muuntimen resoluutio. Tärinäsignaalit yhdistävät usein suuren matalataajuisen komponentin hyvin pieneen korkeataajuiseen komponenttiin. 24-bittinen muunnin tarjoaa riittävän dynaamisen alueen ratkaisemaan molemmat yhdessä tietueessa; 16-bittinen muunnin voi haudata pienen komponentin kvantisointikohinaan. Useimmat luettelon omistetut analysaattorit ovat 24-bittisiä juuri tästä syystä.
• Tulotyyppi ja signaalin säätö. Kiihtyvyysanturipohjaiset testit tarvitsevat IEPE-vakiovirtaherätyksen, latauskiihtyvyysmittarit latausvahvistimen ja yleismittaukset tarvitsevat pelkkää jännitesyöttöä. Jännite-, IEPE- ja lataussyöttöä tukeva analysaattori yksinkertaistaa uudelleenkonfigurointia eri testikampanjoissa.
• Synkronointi. Modaalisen ja toiminnallisen taipuman muototestit riippuvat kanavien välisistä vaihesuhteista. Samanaikainen näytteenotto jokaisella kanavalla säilyttää nämä suhteet; peräkkäinen multipleksoitu näytteistys turmelee ne. Suuressa rakennetestissä synkronointi on tärkeämpää kuin ylimääräinen megahertsi teknisissä tiedoissa.

Kun modaalinen kysely tarvitsee kymmeniä synkronoituja vastauksia, käytännön pullonkauloja ovat kanavien määrä ja aikakohdistus, ei yhden kanavan nopeus. ZTU8232C 32-kanavainen dynaaminen signaalianalysaattori ottaa näytteitä 128 kHz:llä USB 2.0 -liitännän kautta, mikä näyttää kuinka monikanavainen kapasiteetti ja realistinen nopeus yhdistyvät yhdessä yksikössä.

ZT-U8232C 128 kHz 32-kanavainen dynaaminen signaalianalysaattori Tässä analysaattorissa on 32 synkronoitua hankintakanavaa omistetuilla A/D-muuntimilla ja seuranta-anti-alias-suodattimilla, ja se tukee suuren kanavamäärän modaalitestausta USB 2.0:n kautta säilyttäen samalla ajan kohdistuksen. Näytä tuote →

Viisi tarkistusta ennen kuin valitset nopean DAQ:n

1. Määrittele korkein taajuus, joka sinun on ratkaistava, ja kerro se sitten 2,56:lla. Tämä numero, ei esitteen otsikko, on vähimmäisnäytteenottotaajuus.
2. Tarkista näytetaajuus suunnitellulla kanavamäärällä, ei yhdellä kanavalla. Kysy erityisesti, mitä tapahtuu suorituskyvylle, kun jokainen kanava on käytössä.
3. Yhdistä tulotilat antureihisi: jännite, IEPE tai lataus. Varmista, että analysaattori tuottaa anturin viritystä ja että sen tuloalueet vastaavat signaalitasojasi.
4. Tarkista liipaisimen ja ajoituksen käyttäytyminen ohimenevien töiden varalta. Liipaisua edeltävä kaappaus, sarjakuvaustila ja luotettavat aikaleimat merkitsevät enemmän kuin näytetaajuuden ylimääräinen numero.
5. Harkitse koko mittausketjua, ei vain etupäätä. Anturit, hankintalaitteistot ja ohjelmistot yhdessä toimittavan toimittajan arvo voi olla suurempi kuin säästöt, jotka saadaan integroimalla useilta toimittajilta itse komponentteja.

Insinööreille, jotka kokoavat täydellisen mittausketjun, a avaimet käteen -testausratkaisu pitää koko signaalipolun yhden määrityksen alla ja poistaa suurimman osan integraatioriskistä. Ne, jotka vielä päättävät yleiskäyttöisen mittauslevyn ja tärinää varten suunnitellun analysaattorin välillä, löytävät käytännön erot, jotka on kuvattu aikaisemmassa artikkelissa miten dynaaminen signaalianalysaattori eroaa perinteisestä tiedonkeruujärjestelmästä .

Käytännön ydin

Nopea tiedonkeruu ei ole kilpavarustelu suurimmasta mahdollisesta näytetaajuudesta. Se on harjoitus kaistanleveyden sovittamiseksi fysiikkaan. Määritä mittauksesi korkein taajuus, käytä marginaalia 2,56, varmista, että valittu instrumentti tuottaa tämän taajuuden jokaisella kanavalla, jota aiot käyttää, ja varmista, että tuloportaat vastaavat antureitasi. Jos nämä ehdot pitävät paikkansa, tallenne edustaa todellisuutta. Jos eivät, mikään ohjelmistopäivitys ei korjaa sitä.

Nopean järjestelmän ostaminen on helppoa. Sellaisen järjestelmän ostaminen, jonka nopeus, resoluutio, kanavien määrä ja synkronointi on suunniteltu todellisen testin ympärille, erottaa luotettavan mittauskampanjan pitkästä virheenkorjausistunnosta. Aloita fysiikasta ja lue sitten tekniset tiedot.