Что такое iDAQ? Практическое руководство по модульному сбору данных для испытаний на вибрацию

Если вы проводили время на испытательном стенде, термин «iDAQ», вероятно, уже встречался с вашим столом. Иногда оно появляется в таблице данных, иногда в середине документа об объеме работ, который клиент составил поздно ночью. Короткая версия достаточно проста: iDAQ — это сокращение для сбора промышленных данных, аппаратного и программного обеспечения, которое принимает физический сигнал от вибрирующего моста, вращающегося двигателя или вибрирующего редуктора и превращает его в числа, которые инженер может защитить.

В этой статье рассказывается о том, что на самом деле имеет значение, когда вы строите такую ​​​​цепь для измерения вибрации, шума, напряжения, ударов и модальной работы, а также о том, где команды чаще всего выбирают правильную или неправильную конфигурацию.

Что на самом деле означает iDAQ в тестовой лаборатории

Отбросьте маркетинговый язык, и система iDAQ сводится к трем частям: хост или шасси, обеспечивающее питание, синхронизацию и канал связи; один или несколько модулей, преобразующих и оцифровывающих аналоговые сигналы; и программное обеспечение, которое управляет сбором, отображением и анализом. Модульный аспект – это главное. Вместо фиксированного инструмента, несущего функции, которые вы, возможно, никогда не будете использовать, вы собираете каналы, которые вам нужны сегодня, и добавляете больше, когда появится следующий проект.

Эта гибкость имеет большее значение, чем кажется. Университетская лаборатория может начать с четырех каналов для студенческого проекта на небольшом корпусе, а затем через два года, когда начнутся полномасштабные испытания моста, перейти на 32-канальную конфигурацию. Производитель станков может начать со стендовых измерений и закончить постоянными точками контроля в цехе. В обоих случаях платформа приобретения должна пережить переход без повторного изучения программного обеспечения.

Мы строим нашу собственную работу вокруг этой идеи, поэтому требования к размерам предшествуют номеру детали. Если вам нужна более полная картина, это видно по тому, как мы подходим решения для тестирования на уровне системы .

Цепочка измерений, лежащая в основе каждой настройки iDAQ

Любая заслуживающая доверия система сбора данных основана на одной и той же последовательности. Что-то возбуждает структуру, преобразователь преобразует механический отклик в электрический сигнал, входной каскад подготавливает этот сигнал, преобразователь осуществляет его выборку, а программное обеспечение анализирует результат. Слабость в любом месте цепи проявляется позже в виде вводящего в заблуждение спектра, фазовой ошибки или графика когерентности, который отказывается оставаться выше 0,9.

Датчики устанавливают потолок

Никакая умная обработка не сможет восстановить сигнал, который датчик никогда не улавливал. Акселерометры остаются рабочей лошадкой для работы с вибрацией, и два основных семейства ведут себя по-разному: типы заряда выдерживают высокие температуры и суровые условия окружающей среды, тогда как типы IEPE интегрируют электронику и упрощают прокладку кабелей. Когда точка измерения маленькая, тесная или вращающаяся, свое место может занять миниатюрный трехосный акселерометр. Датчики силы и преобразователи давления охватывают сторону возбуждения при модальном тесте, а акустические конденсаторные микрофоны расширяют ту же цепочку при измерении шума.

Акселерометры IEPE для измерения вибрации На странице категории группируются три акселерометра IEPE для измерения вибрации, но здесь не показаны конкретные модели или характеристики. Посмотреть продукт →

Кондиционирование и оцифровка

Тип ввода — это то, где характеристики выигрывают или проигрывают. Вход напряжения общего назначения обрабатывает уже обработанные сигналы. Вход IEPE подает постоянный ток, необходимый акселерометрам и микрофонам. Вход заряда обслуживает преобразователи без встроенной электроники. Многие практические приборы поддерживают все три, что удобно, когда лаборатория унаследовала датчики от трех разных десятилетий проектов. Разрешение и частота дискретизации соответствуют типу входного сигнала: 24-битные преобразователи стали нормой для динамической работы, а частоты дискретизации от нескольких килогерц до нескольких сотен килогерц охватывают все: от сейсмического мониторинга до ударных испытаний.

Для портативных рабочих и учебных лабораторий часто правильным решением является компактный USB-инструмент, который помещается в сумку для ноутбука. Восьмиканальный блок с IEPE и входами напряжения справится с большинством лабораторных работ, не заставляя кого-либо нести стойку по коридору.

ZT-U8208I Динамический анализатор сигналов USB 2.0, 8-канальный Компактный 8-канальный USB-анализатор с 24-битным IEPE и входами напряжения, подходящий для портативных стендовых работ, небольших модальных испытаний и многоточечных акустических измерений. Посмотреть продукт →

Программное обеспечение превращает каналы в выводы

Программное обеспечение для приобретения — это то, где живет большая часть практической боли. Вам нужна настройка канала, не требующая ручного управления, живые спектры, которым вы можете доверять во время проведения теста, и экспорт, который легко добавляется в ваши инструменты анализа. Отсюда модальные пакеты оценивают форму режима и демпфирование, отслеживание заказов отслеживает поведение, зависящее от скорости, а платформы мониторинга отслеживают данные о тенденциях на предмет признаков изменений. Прежде чем покупать, стоит понять разницу между записывающим устройством общего назначения и специализированным динамическим анализатором сигналов, и в этой статье мы рассмотрим это сравнение. Примечание о динамических анализаторах сигналов .

Количество каналов, частота дискретизации и параметры интерфейса

Большую часть стоимости системы iDAQ определяют три решения, и они не являются независимыми друг от друга. В таблице ниже показано, как семейства интерфейсов обычно сопоставляются с количеством каналов и рабочими ситуациями.

Сетевые инструменты зарабатывают себе на жизнь, когда точка сбора данных находится далеко от оператора: на вибраторном столе, на мостике на высоте сорока метров над землей или внутри шкафа, где не выживет ни один ноутбук. Гигабитные каналы обрабатывают многоканальную потоковую передачу без пропуска кадров, а это именно то качество, которое вам нужно, когда тестовое окно короткое, а структура дорогая.

ZT-G8204C Малошумящий 4-канальный динамический анализатор сигналов Четырехканальный анализатор Gigabit Ethernet с 24-битным IEPE, входами напряжения и заряда для удаленного тестирования вибрации, шума и модальных испытаний. Посмотреть продукт →

Количество каналов заслуживает второго взгляда. Тридцать два канала превосходны при модальном обследовании всей конструкции и являются дорогостоящим излишеством при проверке одного кронштейна. Разумная привычка — сопоставлять первую покупку с будущими восемнадцатью месяцами работы, а затем подтверждать, что то же самое семейство продуктов растет без смены программного обеспечения или недели переобучения.

Практические вопросы перед выбором системы iDAQ

1. Какова самая высокая частота, которую вам действительно необходимо разрешить, и оставляет ли частота дискретизации достаточный запас для фильтров сглаживания?
2. Какие типы входных сигналов должны сосуществовать в одном и том же тесте: напряжение, IEPE, заряд или все три?
3. Сколько каналов будет работать одновременно и гарантирует ли оборудование настоящую синхронную выборку по каждому из них?
4. Где будет физически располагаться прибор и как далеко находится датчик от ближайшей точки питания и сети?
5. Как выглядит интервал калибровки и можно ли проверить цепь, не отправляя ее обратно на завод?
6. Какое программное обеспечение будет использоваться изо дня в день и открывает ли оно форматы файлов, с которыми уже работает ваша команда?

Ответы на эти шесть вопросов занимают двадцать минут и зачастую позволяют сэкономить недели переписки. Они также облегчают сравнение предложений, поскольку каждый поставщик отвечает на один и тот же вопрос, а не задает другой.

Приложения, которые вознаграждают хорошо подобранную систему

Перечисленные ниже отрасли — это те, вокруг которых построен наш ассортимент. Физика меняется от одного к другому, но требования к каналу, длине кабеля и способам калибровки меняются гораздо меньше, чем люди ожидают.

• Гражданское строительство и мосты: модальные испытания, исследования вибрации окружающей среды, мониторинг конструкций.
• Аэрокосмическая промышленность: испытания наземной вибрации, квалификация компонентов, реакция на удар.
• Энергетика и энергетика: диагностика вращающихся механизмов, мониторинг турбин и генераторов.
• Железнодорожный, автомобильный и транспортный транспорт: комфорт езды на транспортном средстве, вибрация пути, измерение шума.
• Судовое и морское оборудование: вибрация корпуса и механизмов, исследования воздушного шума.
• Станки и машиностроение: динамическая жесткость, анализ вибраций, диагностика шпинделей.
• Нефтехимия: вибрация насосов, компрессоров и трубопроводов.
• Образование и исследования: учебные лаборатории, студенческие проекты, долгосрочные экспериментальные платформы.

В большинстве подобных случаев измерение само по себе не является сложной задачей. Самое сложное — это повторять это последовательно, на одном и том же активе с интервалом в несколько месяцев и при этом осознавать результат.

Калибровка обеспечивает честность цепи

Цепочка хороша настолько, насколько хороша ее самая слабая ссылка. Портативный калибратор вибрации позволяет проверить акселерометр и его кабели на месте перед испытанием, а не после неутешительного результата. Для лабораторий, которые поддерживают свои собственные эталонные стандарты, система проверки калибровки замыкает цикл между приборами, используемыми каждый день, и отслеживаемым стандартом, стоящим за ними.

Это негламурная работа. Это также причина, по которой измерение, проведенное в сентябре, все еще можно защитить в следующем году, когда кто-то спросит, изменился ли датчик или конструкция.

Построение всей цепочки одной командой

Существует аргумент в пользу сборки системы сбора данных из деталей, полученных от четырех поставщиков. Это хороший аргумент в теории и утомительный на практике, особенно в ночь перед тестом, когда один канал отключается, и первой задачей является выяснить, к кому позвонить в службу поддержки. Покупка датчиков, оборудования для сбора данных, оборудования возбуждения, инструментов калибровки и программного обеспечения для анализа у одной команды позволяет держать ответственность в одном месте.

Мы занимаемся подобной работой в Янчжоу уже много лет, и наша собственная история вполне обычна: инженеры устали объяснять, почему акселерометр и анализатор не согласны, и в конце концов решили сделать оба. Если вы обдумываете новую систему или заменяете ту, которая переросла свое предназначение, самый быстрый путь — это обычно короткий разговор об измерениях, а не о номере детали. Опишите, что вам нужно доказать, и конфигурация будет следующей.