Langattomat voimaanturit: Käytännön opas kaapelittomaan voimanmittaukseen

Kaapeli on vähiten kiinnostava osa voimamittausta, kunnes se ei olekaan. Se poimii melua kahden paikan päässä olevasta taajuusmuuttajakaapista, se väsyy liittimeen muutaman tuhannen jakson jälkeen, se takertuu liikkuvaan telineeseen ja muuttaa neljänkymmenen kanavan siltatestin kahden päivän mittaiseksi instrumentoimiseksi. Tämä on rehellinen syy, miksi langattomat voimaanturit siirtyivät uutuudesta standardityökaluksi rakenne-, teollisuus- ja tutkimustestauksessa.

Seuraavassa on käytännöllinen katsaus siihen, miten kaapeliton voimanmittaus todella toimii, missä se aidosti ylittää langallisen ketjun, missä se ei hiljaa ja mitkä tekniset tiedot päättävät, ansaitseeko näytöllä oleva numero luottaa. Se on kirjoitettu tiimin näkökulmasta, joka rakentaa voimaa, tärinää ja dynaamisia testauslaitteita elämiseen, joten painopiste pysyy siinä, mikä selviää kosketuksesta todelliseen kokeeseen.

Mikä langaton voima-anturi todella on

Tarkkaan ottaen langaton voimaanturi on voimaanturi, jonka lähtö saavuttaa tiedonkeruujärjestelmän radiolinkin kautta kaapelin sijaan. Käytännössä lause kattaa useita erilaisia ​​arkkitehtuureja, ja eroilla on merkitystä määriteltäessä testiä.

Neljä järjestelyä näkyy useimmiten todellisissa projekteissa:

• Integroitu langaton voimamuunnin. Venymämittausanturi tai pietsosähköinen elementti, sen signaalinkäsittely, analogia-digitaali-muunnin, radio ja akku jakavat yhden tiiviin kotelon. Helpoin ottaa käyttöön, vaikein korjata ja yleensä kallein kanavaa kohden.
• Perinteinen voima-anturi, johon on kiinnitetty langaton lähetinsolmu. Yleistä laboratorioissa, joissa on jo kalibroituja kaikuantureita ja jotka haluavat jatkaa niiden käyttöä uusien ostamisen sijaan.
• Monikanavainen langaton hakusolmu jännitteen, IEPE- tai lataustuloilla. Yksi solmu voi hyväksyä voimaanturin, kiihtyvyysmittarin tai mikrofonin, mikä tekee rakenteen sekavoiman ja tärinän testaamisesta käytännöllistä.
• Puolipassiiviset ja passiiviset mallit. RF-käyttöiset anturit, pietsoresistiiviset ryhmät ja painetut joustavat elementit. Nykyään enimmäkseen tutkimusvaiheessa, mutta ne viittaavat tulevaisuuteen, jossa akun huolto katoaa.

Anturiperiaate anturin takana on erillinen kysymys, joka ratkaistaan ​​kauan ennen radiota. Venymämittarin kuormituskennot käyttäytyvät hyvin staattisen ja kvasistaattisen kuormituksen alaisena, koska ne tarvitsevat siltavirityksen ja pitävät tasaisen lukeman. Pietsosähköiset voimaanturit soveltuvat erinomaisesti dynaamisiin tapahtumiin, kuten iskuihin ja modaaliseen viritykseen, koska ne synnyttävät varauksen suhteessa käytettyyn voimaan eivätkä voi pitää staattista arvoa loputtomiin. Pietsoresistiiviset MEMS-elementit sijaitsevat näiden kahden välissä ja tarjoavat pienen koon ja kohtuullisen kaistanleveyden pienemmillä voimaalueilla.

Joten ensimmäinen hyödyllinen kysymys ei koskaan ole "mikä langaton anturi minun pitäisi ostaa". Se on "mittaanko staattista voimaa, dynaamista voimaa vai molempia". Kaikki muu seuraa tuosta vastauksesta.

Voimanmittausketju, linkki linkin kautta

Kaapelin katkaiseminen ei poista mitään sen takana ollutta elektroniikkaa. Se vain liikuttaa niitä. Sen ymmärtäminen, mihin ne päätyivät, on nopein tapa arvioida, kestääkö tuote hakemuksessasi.

Tunteva elementti

Dynaamisessa työssä pietsosähköinen voima-anturi on edelleen vertailukohta. Modaalivoimavasara on pohjimmiltaan pietsosähköinen voima-anturi, jonka massa tunnetaan ja karkaistu kärki, minkä vuoksi vasaratestausta ja pietsosähköistä mittausta käsitellään lähes aina yhdessä. Staattisille ja hitaasti vaihteleville kuormituksille täyden sillan sidottu foliovenymämittarit ovat edelleen työhevonen edellyttäen, että lämpötila on hallinnassa ja sillan viritys on puhdas. Olipa elementti mikä tahansa, sen kalibrointi on se osa, joka lopulta antaa numerolle merkityksen, eikä langaton järjestelmä muuta tätä vaatimusta.

Ilmastointi ja digitalisointi

Elementistä lähtevä signaali on pieni, korkeaimpedanssinen ja kohinainen. Varausvahvistimet, sillan täydennyspiirit, anti-alias-suodattimet ja analogia-digitaalimuuntimet on kaikki sijoitettava jonnekin ketjuun. Nykyaikaiset järjestelmät käyttävät rutiininomaisesti 24-bittistä muuntamista, mutta bittien määrä on huono välityspalvelin laadulle. Käyttökelpoisen resoluution määrää koko etuosan kohinapohja, joka ilmaistaan ​​mikrovoltteina tai grammavoiman murto-osina, sekä referenssin stabiilius. Hiljainen 24-bittinen kanava voittaa meluisan 32-bittisen joka kerta.

Syöttötyypillä on myös väliä. Solmu, joka hyväksyy jännite-, IEPE- ja lataustulot samassa rungossa, mahdollistaa voimaanturin ja useiden kiihtyvyysantureiden yhdistämisen yhdeksi synkronoiduksi tietueeksi, mikä on juuri sitä, mitä modaalitesti tai toiminnallinen taipumamuototutkimus edellyttää.

Radiolinkki ja tehobudjetti

Radiovalinta on kauppaa suorituskyvyn, kantaman, kanavien lukumäärän ja tehon välillä. Kahdeksan tai kuusitoista kanavan jatkuva suoratoisto suurilla näytteenottotaajuuksilla tyhjentää akun nopeasti, joten hyvin suunnitellut solmut puskuroivat paikallisesti ja lataavat tehokkaita purskeita, kun testi sen sallii. Teollisuusympäristöissä metallikoneet ja teräsbetoni heijastavat ja absorboivat radioenergiaa, joten oikean rakennuksen linkkimarginaali on aina huonompi kuin tiedoissa oleva luku.

Vastaanotin ja ohjelmisto

Tässä langattomasta ketjusta tulee joko instrumentti tai se jää vempaimeksi. Vastaanotin, joka leimaa paketit aikaleimalla, kohdistaa kellonsa anturisolmuihin ja toimittaa jatkuvan datavirran samaan analyysiohjelmistoon, jota käytät langallisille kanaville, on ero kertaluonteisen esittelyn ja toistettavan testiohjelman välillä. Jos langattomat kanavat päätyvät eri tiedostoon, jolla on eri aikapohja kuin langallisilla, joku viettää iltapäivän ompelemalla tietueita yhteen laskentataulukoiden kanssa.

Voimaanturit ja paineanturit Tutustu voima-anturi- ja paineanturivaihtoehtoihin konfigurointiohjeiden avulla, jotka kattavat nimelliskapasiteetin, tarkkuuden, integroinnin ja hyväksynnän mittausprojekteihin. Näytä tuote →

Langallinen vai langaton? Vierekkäinen vertailu

Kumpikaan vaihtoehto ei ole yleisesti parempi. Päätös perustuu yleensä testin geometriaan, kanavien lukumäärään ja siihen, kuinka paljon aikaa sinulla on paikan päällä. Alla olevassa taulukossa esitetään tekijät, jotka useimmiten ratkaisevat väitteen.

Yksi käytännöllinen malli näkyy jatkuvasti: tiimit mittaavat langattomasti ja varmistavat sitten lyhyen langallisen vertailumittauksen samassa rakenteessa. Jos molemmat ovat samaa mieltä, langaton tietue on helppo puolustaa myöhemmin.

Jossa kaapeliton voimamittaus ansaitsee säilyvyyden

Modaalinen ja rakenteellinen dynaaminen testaus

Modaalitestaus on kiertomittaustoimintaa. Kiihdytät rakennetta yhdessä pisteessä ja liikutat kiihtyvyysantureita kymmenissä vastepaikoissa tai liikutat instrumentoitua vasaraa pisteestä toiseen samalla kun kiinteät anturit tarkkailevat. Kaapelit taistelevat molempia työnkulkuja vastaan. Langattomat kanavat antavat antureiden pysyä paikoillaan, kun viritys liikkuu, ja ne poistavat kompastumisvaaran, joka liittyy kolmenkymmenen kaapelin ylittämiseen testikerroksessa.

Siltojen, lattioiden ja siviilikuormitustestaus

Sillan tai lattialaatan todistuskuormitustestaus vaatii usein kuormituskennoja, jotka sijaitsevat kymmenien metrien päähän toisistaan levitettyjen tunkkien alla ja jotka luetaan samanaikaisesti rakenteen asteittaisen kuormituksen aikana. Langalliset asennukset tarkoittavat pitkiä kaapelien kulkemista julkisen infrastruktuurin poikki, ja joissakin tapauksissa se ei yksinkertaisesti ole sallittua käytettävissä olevan aikaikkunan puitteissa. Hajautetut langattomat solmut ratkaisevat logistiikkaongelman, mikäli solmujen välinen synkronointi on riittävän vakaa staattisten lukemien vertaamiseksi mielekkäästi.

Pyörivät koneet ja työstökoneet

Kaikki pyörivän akselin mittaukset osuvat lopulta liukurengaskysymykseen. Leikkausvoima työkalunpitimessä, vääntömomentti käyttöakselissa ja voima pyörivässä terässä ovat kaikki tapauksia, joissa kaapeli ei voi seurata liikettä ja joissa kompakti akkukäyttöinen solmu pyörivässä rungossa on ainoa käytännöllinen ratkaisu. Kauppa on siinä, että hallitset nyt massatasapainoa ja tiedon laatua, koska raskas solmu muuttaa dynamiikkaa, jota yrität mitata.

Biolääketieteen ja ihmisen mittakaavan mittaus

Voimalevyillä, proteettisen kuormituksen mittauksella ja kävelyanalyysillä on sama rajoitus: kaapeli ei saa vaikuttaa kohteeseen. Kaapeliton voima- ja kiihtyvyysanturi poistaa tuon artefaktin ja poistaa samalla todellisen turvallisuusriskin. Tarkkuusvaatimukset ovat usein vaatimattomia absoluuttisesti mitattuna, mutta vaativat toistettavuuden suhteen, mikä korostaa nollausta ja driftiä kaistanleveyden sijaan.

Pitkäaikainen seuranta ja reunalaskenta

Viimeinen sovellus on hiljaisin ja nopeimmin kasvava. Koneeseen, laakeripesään tai rakenneosaan pultattu akkukäyttöinen solmu voi tallentaa voimaa ja tärinää aikataulun mukaan, laskea perusindikaattoreita paikallisesti ja lähettää vain yhteenvetoja tai hälytyksiä. Kaistanleveys lakkaa olemasta pullonkaula, koska raakadata ei koskaan poistu solmusta. Tässä reunalaskennan keräilijät ovat suurelta osin korvanneet ajatuksen suoratoistaa kaikki keskustelineeseen.

Laadullinen sopivuusarviointi perustuu tyypilliseen kenttäkäytäntöön, ei mitattuun vertailutietoon.

Edge Computing Collector tärinän ja kohinan testaukseen Tarkastele reunalaskentaa teollisuuden tärinän ja kohinan keräämiseen; liittyvät Gigabit-verkkoinstrumentit sopivat eri kehys-, asemajärjestely- tai automaatiotasoille. Näytä tuote →

Tekniset tiedot, jotka ratkaisevat oston

Tietolomakkeita ei ole kirjoitettu vertailua varten. Nämä ovat parametreja, jotka sinun kannattaa kiinnittää ennen tarjouksen antamista suunnilleen siinä järjestyksessä, jossa ne aiheuttavat ongelmia myöhemmin.

• Kaistanleveys ja näytteenottotaajuus. Päätä korkein taajuus, jota todella tarvitset, ja anna sitten tilaa anti-alias-suodatukselle. 1 kHz:n törmäystapahtuma ja 5 Hz:n sillan heilahtelu vaativat hyvin erilaisen laitteiston.
• Tulotyyppi kanavakohtaisesti. Jännite, IEPE tai lataus. Solmu, joka kattaa kaikki kolme samalla alustalla, on paljon hyödyllisempi kuin solmu, joka kattaa vain IEPE:n.
• Melun lattia ja resoluutio suunnitteluyksiköissä. Kysy kohinan vähimmäisarvoa millivoltteina tai nimellisvoiman murto-osina, ei vain muuntimen terän syvyyttä.
• Synkronointimenetelmä. Laitteiston liipaisin, aikaleimaus kellokuriin tai molemmat. Kysy, mikä on taattu näytekohdistus solmujen välillä.
• Kanavien määrä solmua ja järjestelmää kohti. Vähemmän solmuja tarkoittaa yksinkertaisempaa synkronointia ja vähemmän akkuja, mikä yleensä tarkoittaa parempaa testiä.
• Akun käyttöikä käyttöjaksollasi. Jatkuva suoratoisto ja tapahtuman käynnistämä tallennus ovat eri tuotteita. Hanki toimintatapasi luku.
• Sisäinen puskurointi ja uudelleenlähetys. Radiokatkokset ovat normaaleja. Se, täyttääkö solmu aukon, ei ole.
• Ympäristöluokitus ja turvallisuus. Sisäänpääsyn suojaus, lämpötila-alue ja luontaisen turvallisuuden sertifikaatti, jos mittaus tapahtuu vaarallisella alueella.
• Kalibrointipolku. Miten anturi kalibroidaan, miten jäljitettävyys dokumentoidaan ja voitko tarkistaa ketjun paikan päällä kannettavalla kalibraattorilla.

Synkronointi: The Quiet Challenge

Kaksi langatonta solmua eivät koskaan jaa täydellistä kelloa. Jokainen toimii omalla oskillaattorillaan, ja jopa hyvin käyttäytyvä kristalli ajautuu muutaman miljoonasosan verran. Yli kymmenen sekunnin levy, joka on näkymätön. Kahden tunnin staattisen kuormituksen testin tai pitkän toiminnan valvontaistunnon aikana siitä tulee systemaattinen aikavirhe kanavien välillä, jota mikään jälkikäsittely ei voi arvata pois.

Toimivia vastauksia on kolme. Ensimmäinen on jaettu laitteistoliipaisin, joka vain kohdistaa käynnistyshetken ja jättää ajautumisen korjaamatta. Toinen on jaksollinen aikasynkronointi radiolinkin yli, mikä pitää solmut riittävän lähellä tyypillistä dynaamista analyysiä varten. Kolmas on oikea aikajakoprotokolla, jossa on aikaleimattuja paketteja vastaanottimessa, mikä mahdollistaa driftin mittaamisen ja korjaamisen ohjelmistossa. Järjestelmät, jotka tekevät kolmannen oikein, antavat verrata solmun A voimakanavaa solmun G kiihtyvyyskanavaan ilman, että kiistellään vaiheesta.

Kaksi toisiinsa liittyvää yksityiskohtaa ansaitsevat saman huomion. Offset- ja drift-käyttäytyminen määrää, onko staattisen voiman lukema ylipäänsä mielekästä, minkä vuoksi nollausmenettelyillä on yhtä paljon merkitystä kuin resoluutiolla. Ja pakettien puskurointi määrittää, aiheuttaako lyhyt radiokatkos aukon vai korjatun tietueen. Ketju, joka käsittelee molempia kauniisti, on arvokkaampi kuin yksi, jolla on hieman korkeampi otsikon näytetaajuus.

Kuinka lähestymme kaapelitonta voima- ja tärinätestausta

Työmme Yangzhou Zhenzhong Testing Technologyssa sijaitsee risteyksessä, jossa näihin kysymyksiin todella vastataan. Rakennamme ZT-sarjan voima- ja tärinäantureita, dynaamisia signaalianalysaattoreita, virityslaitteita ja kalibrointiinstrumentteja ja integroimme ne täydellisiin testausjärjestelmiin maa- ja vesirakentamisen, ilmailun, energian, rautatie- ja tieliikenteen, merenkulun, työstökoneiden ja tutkimussovelluksiin.

Tämän asennon käytännön etu on, että langaton kysymys lakkaa olemasta laitteistokysymys ja muuttuu ketjukysymykseksi. Voima-anturi, sen ehdollistaminen, sen digitalisoiva solmu, sitä kuljettava verkko ja sitä analysoiva ohjelmisto ovat kaikki osa yhtä mittauspolkua, ja virhebudjettia on hallittava koko polulla eikä yksittäisessä pisteessä. Siksi pidämme salkun anturi-, hankinta- ja analyysipuolen tiiviisti kytkettynä sen sijaan, että käsittelisimme niitä toisiinsa liittymättöminä luettelotuotteina.

Hajautettua mittausta rakentaville ryhmille tavallinen lähtökohta on voimaanturi ja monikanavainen hankintasolmu tai kannettava dynaaminen signaalianalysaattori pienempiä kampanjoita varten. Kun testi sisältää rakenteellista viritystä, instrumentoitu modaalivoimavasara, jonka herkkyys tunnetaan, muodostaa vertailuvoiman, ja samaa tietuetta käytetään modaalianalyysiohjelmistossa. Kun mittauksen odotetaan kestävän kuukausia tuntien sijaan, arkkitehtuuri siirtyy kohti reunaprosessointia, jotta vain merkityksellinen data kulkee.

Jos haluat nähdä, kuinka nämä osat yhdistetään käytännössä, tärinä- ja dynaamiset testausjärjestelmät yleiskatsaus käy läpi järjestelmätason näkymän, ja tämä dynaamisten signaalianalysaattoreiden vertailu selittää, miksi hankinnan etuosa on yhtä tärkeä kuin anturi itse.

FH-sarjan Modal Force vasarat Tarkista FH-sarjan modaalivoimavasarat, joissa on vaihdettavat puskuripäät ja vastapainot iskutestaukseen, resonanssitestaukseen ja vaimennettujen rakenteiden modaalianalyysiin. Näytä tuote →

Kentän tarkistuslista luotettaville numeroille

Suurin pettymys langattomasta mittauksesta juontaa juurensa prosessiin eikä laitteistoon. Tämä sarja saa suurimman osan niistä.

1. Määritä kiinnostava taajuusalue ennen mitään muuta ja varmista, että näytetaajuus ja suodatinasetukset tukevat sitä.
2. Tarkasta ja asenna anturi oikein. Voima-anturi, joka ei ole tasaisesti kiinnityspinnallaan, mittaa kiinnitystä, ei rakennetta.
3. Nollaa tai taara kanava varsinaisessa testikonfiguraatiossa, kun teline on paikallaan ja rakenne on normaalissa kunnossa.
4. Tarkista offset tunnin kuluttua. Jos se on liikkunut tuntuvasti, lämpötila ja ajautuminen ovat osa mittaustasi, halusit tai et.
5. Tarkista synkronointi yhdellä tarkoituksella koskettamalla rakennetta, jonka kaikkien kanavien pitäisi nähdä, ja tarkista sitten saapumisajat.
6. Suorita lyhyt langallinen vertailukanava, jos sellainen on käytettävissä. Sopimus on halvin luottamus, jonka voit koskaan ostaa.
7. Tallenna metatiedot: anturin sarjanumerot, herkkyydet, solmutunnisteet, näytteenottotaajuudet, suodatinasetukset ja ympäristöolosuhteet.
8. Tallenna rakenteen perustietue sen normaalitilassa, jotta tulevassa mittauksessa on johonkin verrata.

Kysymyksiä, joita kuulemme eniten

Kuinka nollaan langattoman voima-anturin?

Nollaus poistaa anturin ja sen elektroniikan staattisen poikkeaman testin alussa. Tee se anturi asennettuna ja kuormitettuna täsmälleen sellaisena kuin se tulee olemaan mittauksen aikana, anna elektroniikan saavuttaa lämpötasapaino ensin ja kirjaa offset-arvo, jotta voit myöhemmin todistaa vähennetyn määrän. Tarkista sitten ajon jälkeen, ettei nolla ole vaeltunut. Todella dynaamisessa mittauksessa nollalla ei ole juurikaan merkitystä; staattisella tai kvasistaattisella asetuksella sillä on enemmän merkitystä kuin melkein millään muulla asetuksella.

Voiko langaton ketju todella korvata langallisen ketjun modaalitestauksessa?

Vasaraherätyksen ja kohtalaisen kanavalaskennan osalta kyllä, jos solmujen välinen näytekohdistus on dokumentoitu ja ohjelmisto käsittelee langattomia kanavia ensiluokkaisina kanavina. Jos kanavien määrä on suuri valvotussa laboratoriossa, langallinen teline on yleensä silti yksinkertaisempi, nopeampi konfiguroida ja helpompi puolustaa raportissa.

Millaista akun kestoa minun pitäisi odottaa?

Universaalia vastausta ei ole, koska määrä riippuu lähes täysin toimintasuhteesta ja näytteenottotaajuudesta. Kymmenen sekuntia joka tunnissa heräävä solmu voi toimia kuukausia, kun taas sama solmu, joka suoratoistaa jatkuvasti suurella näytteenottotaajuudella, voi kestää yhden työpäivän. Pyydä aina käyttötapasi lukua, ei parasta tapausta tietolomakkeessa.

Langaton voimanmittaus on kypsynyt siihen pisteeseen, että mielenkiintoinen suunnittelu on siirtynyt pois radiosta ja takaisin itse mittaukseen. Anturi on vielä valittava oikeaan voima-alueeseen ja oikeaan dynamiikkaan, etupään on silti oltava hiljainen, kellojen on vielä sovittava ja kalibroinnin on edelleen oltava jäljitettävissä. Kun näitä perusasioita käsitellään oikein, kaapelin leikkaaminen muuttaa sitä, kuinka nopeasti pystyt instrumentoimaan rakennetta ja missä voit mitata ollenkaan, muuttamatta tietojen merkitystä.

Jos suunnittelet hajautettua voima- tai tärinämittausta ja haluat toisen lausunnon arkkitehtuurista ennen laitteiston tilaamista, tiimimme keskustelee siitä mielellään. Voit tavoittaa meidät osoitteesta sales@china-zztest.com tai numerosta 86-0514-85764839, niin kerromme sinulle rehellisesti, milloin kaapeli on silti parempi vastaus.