Pemerolehan Data Berkelajuan Tinggi: Memadankan Spesifikasi DAQ dengan Keperluan Ujian Getaran

Ujian modal struktur berjalan di belakang jadual. Jurutera mengetuk objek ujian dengan tukul berinstrumen, melihat pereputan tindak balas dalam kira-kira tiga ratus milisaat, dan hanya melihat segelintir sampel pada skrin. Anggaran redaman kelihatan seperti tekaan, fungsi tindak balas frekuensi membawa alias, dan larian perlu diulang. Inilah keadaan sebenar di mana pemerolehan data berkelajuan tinggi berhenti menjadi istilah risalah dan menjadi perbezaan antara data yang boleh digunakan dan waktu petang yang sia-sia.

Dalam konteks getaran dan ujian dinamik, kelajuan tinggi bukanlah satu spesifikasi. Ia ialah gabungan kadar pensampelan, resolusi penukar dan pemasaan saluran ke saluran yang menentukan sama ada peristiwa fizikal ditangkap dengan betul. Artikel ini menerangkan maksud nombor tersebut dalam amalan dan cara memadankannya dengan permintaan analisis modal, ujian impak dan diagnostik mesin.

Maksud "Kelajuan Tinggi" Sebenarnya dalam Penganalisis Isyarat Dinamik

Perkara pertama yang perlu diselesaikan ialah tiada ambang kelajuan universal yang menandakan sistem sebagai kelajuan tinggi. Kadar sampel yang betul ialah kadar yang mengekalkan kekerapan tertinggi yang anda ingin analisis, serta margin penapis. Penganalisis isyarat dinamik secara konvensional membuat sampel pada 2.56 kali had frekuensi atas jalur analisis. Jika ujian modal meliputi 0 hingga 2 kHz, kadar 5.12 kS/s sudah memadai secara teori; tinjauan kerosakan jentera berputar sehingga 30 kHz memerlukan kira-kira 77 kS/s; transient akustik atau mekanikal yang pendek boleh mewajarkan 256 kHz atau lebih.

Oleh itu, kelajuan tinggi adalah relatif kepada pengukuran. Untuk mod penyelesaian ujian jambatan di bawah 100 Hz, 256 kS/s adalah berlebihan. Untuk komponen yang menerima impak skala milisaat, kadar yang sama mungkin tepat untuk mencapai kemuncak sebenar. Prosedur yang boleh dipercayai adalah untuk mengira kadar daripada fizik ujian, bukan untuk memilih nombor terbesar dalam katalog.

Apabila ujian benar-benar menuntut kelajuan yang melampau, perkakasan perlu mengikuti. Pada hujung atas hujung hadapan yang padat, penganalisis isyarat dinamik ZTU8508C mencapai pensampelan 1 MHz, keupayaan yang ditujukan kepada transien yang sangat singkat, peristiwa akustik frekuensi tinggi dan aplikasi saluran tunggal yang serupa.

ZT-U8508C 1 MHz Persampelan Penganalisis Isyarat Dinamik untuk Tangkapan Sementara Penganalisis lapan saluran ini menyampaikan pensampelan setiap saluran 1 MHz dengan jam yang disegerakkan, menjadikannya sesuai untuk menangkap transien yang sangat singkat dan peristiwa akustik frekuensi tinggi dalam analisis modal saluran tunggal atau berbilang saluran. Lihat Produk →

Keupayaan kadar sampel juga bergantung pada pautan antara bahagian hadapan dan komputer hos. Pemilihan keluarga antara muka dalam penganalisis isyarat dinamik semasa menggambarkan pertukaran tipikal:

Seni bina bas mengubah susun atur sistem sama seperti kadar data. Bahagian hadapan berasaskan rangkaian boleh terletak berdekatan dengan penderia dan menstrim data sepanjang larian kabel yang panjang, manakala hujung hadapan USB berkelakuan secara semula jadi sebagai instrumen bangku. Untuk ujian modal kiraan saluran tinggi atau pemasangan pemantauan kekal, peletakan fizikal selalunya menjadi faktor penentu walaupun kadar sampel sahaja tidak.

Di mana Kadar Persampelan Menentukan Hasilnya

Ujian yang menghukum kadar sampel yang tidak mencukupi berkongsi bentuk yang sama: ia pendek dalam masa dan luas dalam spektrum. Getaran frekuensi rendah berterusan bertolak ansur dengan kadar sederhana; hentaman tukul, transien berkaitan retak dan kejadian galas frekuensi tinggi tidak.

Dalam ujian modal, keperluan biasanya sederhana tetapi tidak memaafkan. Gunakan 2.56 kali kekerapan mod tertinggi yang anda ingin kenal pasti. Pensampelan terlalu rendah menghasilkan puncak beralias yang kelihatan sama seperti mod sebenar; ralat adalah senyap kerana penganalisis tidak boleh mewakili frekuensi yang tidak pernah diukur. Gejala klasik ialah fungsi tindak balas frekuensi yang resonansnya memuncak bergerak atau menukar amplitud semasa anda menukar jalur analisis.

Dalam ujian kesan dan sementara, kadar yang lebih tinggi membeli dua kelebihan berasingan. Pertama, amplitud puncak nadi tukul atau peristiwa kejutan lebih berkemungkinan ditangkap; puncak satu sampel yang diukur pada kadar yang rendah boleh dipandang rendah oleh berpuluh-puluh peratus. Kedua, tetingkap pecah pendek mengekalkan bentuk gelombang yang diperlukan untuk transformasi Fourier yang bersih.

Dalam diagnostik jentera, kerosakan galas awal menjana denyutan kejutan berulang yang merangsang resonans jauh melebihi kekerapan putaran aci. Kekerapan kecacatan pada 150 Hz boleh kekal tidak kelihatan jika deringannya memanjang hingga 20 kHz manakala sampel penganalisis pada 10 kS/s. Pengukuran diagnostik praktikal pada mesin sedemikian memerlukan kadar setiap saluran 50 kS/s atau lebih, di mana bahagian hadapan berkelajuan tinggi khusus mendapat tempatnya.

Untuk ukuran sementara jenis ini, satu saluran pantas selalunya bernilai lebih daripada tatasusunan perlahan. Penganalisis isyarat dinamik saluran tunggal ZTU8301C dengan pensampelan 256 kHz adalah contoh yang mewakili pendekatan ini.

ZT-U8301C 256 kHz Penganalisis Isyarat Dinamik Saluran Tunggal Dengan pensampelan 256 kHz dan lebar jalur analog 100 kHz, unit padat ini menawarkan pensampelan berlebihan untuk anti-aliasing dan julat input caj sehingga ±10000 pC untuk penderia piezoelektrik. Lihat Produk →

Tetapan terpantas tidak semestinya tetapan terbaik. Menggandakan kadar sampel menggandakan saiz fail dan beban pemprosesan sambil menambah hampir tiada maklumat apabila isyarat fizikal adalah terhad jalur. Padankan kadar dengan spektrum, bukan dengan katalog.

Spesifikasi Yang Penting Sama Seperti Kadar Sampel

Helaian spesifikasi yang penuh dengan nombor pensampelan boleh menyembunyikan empat parameter yang mengawal kualiti pengukuran: kadar setiap saluran, resolusi penukar, jenis input dan penyegerakan antara saluran.

• Kadar setiap saluran berbanding daya pengeluaran agregat. Sistem mungkin mengiklankan jumlah daya pengeluaran yang tinggi, tetapi apabila angka itu dibahagikan kepada 32 saluran, kadar setiap saluran boleh jatuh di bawah keperluan ujian anda. Sentiasa sahkan kadar pada kiraan saluran penuh yang anda rancang untuk gunakan.
• Resolusi penukar. Isyarat getaran selalunya menggabungkan komponen frekuensi rendah yang besar dengan komponen frekuensi tinggi yang sangat kecil. Penukar 24-bit menyediakan julat dinamik yang mencukupi untuk menyelesaikan kedua-duanya dalam satu rekod; penukar 16-bit boleh menimbus komponen kecil dalam hingar kuantisasi. Kebanyakan penganalisis khusus dalam katalog adalah 24-bit untuk sebab ini.
• Jenis input dan penyaman isyarat. Ujian berasaskan pecutan memerlukan pengujaan arus malar IEPE, pecutan keluaran cas memerlukan penguat cas dan ukuran tujuan am memerlukan input voltan biasa. Penganalisis yang menyokong input voltan, IEPE dan caj memudahkan konfigurasi semula merentas kempen ujian yang berbeza.
• Penyegerakan. Ujian bentuk pesongan modal dan operasi bergantung pada hubungan fasa antara saluran. Pensampelan serentak pada setiap saluran mengekalkan perhubungan tersebut; persampelan berganda berjujukan merosakkan mereka. Untuk ujian struktur yang besar, penyegerakan lebih penting daripada megahertz tambahan pada helaian spesifikasi.

Apabila tinjauan modal memerlukan berpuluh-puluh respons disegerakkan, kesesakan praktikal ialah kiraan saluran dan penjajaran masa, bukan kelajuan saluran tunggal. Sampel penganalisis isyarat dinamik 32 saluran ZTU8232C pada 128 kHz melalui sambungan USB 2.0, yang menunjukkan cara kapasiti berbilang saluran dan kelajuan realistik digabungkan dalam satu unit.

ZT-U8232C 128 kHz 32 Saluran Penganalisis Isyarat Dinamik Menampilkan 32 saluran pemerolehan disegerakkan dengan penukar A/D khusus dan penapis anti-alias penjejakan, penganalisis ini menyokong ujian modal kiraan saluran tinggi melalui USB 2.0 sambil mengekalkan penjajaran masa. Lihat Produk →

Lima Semakan Sebelum Anda Memilih DAQ Berkelajuan Tinggi

1. Tentukan kekerapan tertinggi yang anda mesti selesaikan, kemudian darabkannya dengan 2.56. Nombor itu, bukan tajuk risalah, ialah kadar sampel minimum anda.
2. Sahkan kadar sampel pada kiraan saluran yang anda rancang, bukan pada satu saluran. Tanya secara khusus perkara yang berlaku kepada daya tampung apabila setiap saluran didayakan.
3. Padankan mod input dengan penderia anda: voltan, IEPE atau cas. Sahkan bahawa penganalisis membekalkan pengujaan sensor dan julat inputnya sesuai dengan tahap isyarat anda.
4. Semak tingkah laku pencetus dan pemasaan untuk kerja sementara. Tangkapan pracetus, mod pecah dan cap masa yang boleh dipercayai lebih penting daripada digit tambahan pada kadar sampel.
5. Pertimbangkan jumlah rantai ukuran, bukan hanya bahagian hadapan. Nilai pembekal yang menghantar penderia, perkakasan pemerolehan dan perisian bersama-sama boleh mengatasi penjimatan penyepaduan komponen daripada beberapa vendor sendiri.

Bagi jurutera yang memasang rantai ukuran lengkap, a penyelesaian ujian turnkey mengekalkan keseluruhan laluan isyarat di bawah satu spesifikasi dan menghapuskan kebanyakan risiko integrasi. Mereka yang masih membuat keputusan antara papan pemerolehan tujuan umum dan penganalisis yang dibina khas untuk getaran akan mendapati perbezaan praktikal yang digariskan dalam artikel terdahulu tentang bagaimana penganalisis isyarat dinamik berbeza daripada sistem pemerolehan data tradisional .

Garis Bawah Praktikal

Pemerolehan data berkelajuan tinggi bukanlah perlumbaan senjata untuk kadar sampel terbesar yang mungkin. Ia adalah latihan dalam memadankan lebar jalur kepada fizik. Tentukan kekerapan tertinggi dalam pengukuran anda, gunakan margin 2.56, sahkan bahawa instrumen yang dipilih memberikan kadar tersebut pada setiap saluran yang anda ingin gunakan dan sahkan bahawa peringkat input sepadan dengan penderia anda. Jika syarat tersebut berlaku, rakaman akan mewakili realiti. Jika tidak, tiada peningkatan perisian akan membetulkannya.

Membeli sistem yang cepat adalah mudah. Membeli sistem yang kelajuan, peleraian, kiraan saluran dan penyegerakan direka bentuk mengikut ujian sebenar ialah perkara yang memisahkan kempen pengukuran yang boleh dipercayai daripada sesi penyahpepijatan yang panjang. Mulakan dengan fizik, kemudian baca helaian spesifikasi.