Hvad er iDAQ? En praktisk guide til modulær dataopsamling til vibrationstestning

Hvis du har brugt tid omkring en testbænk, har udtrykket iDAQ sandsynligvis krydset dit skrivebord. Nogle gange vises det i et datablad, nogle gange midt i et scope-of-work-dokument, som en kunde udarbejdede sent om aftenen. Den korte version er simpel nok: iDAQ er en forkortelse for industriel dataindsamling, hardwaren og softwaren, der tager et fysisk signal fra en vibrerende bro, en snurrende motor eller en skravrende gearkasse og forvandler det til tal, som en ingeniør kan forsvare.

Denne artikel gennemgår, hvad der faktisk betyder noget, når du bygger den slags kæde til vibrationer, støj, belastning, stød og modalt arbejde, og hvor teams oftest får konfigurationen rigtig eller forkert.

Hvad iDAQ virkelig betyder i et testlaboratorium

Fjern markedsføringssproget, og et iDAQ-system kommer ned til tre dele: en vært eller et chassis, der leverer strøm, timing og et kommunikationslink; et eller flere moduler, der konverterer og digitaliserer analoge signaler; og software, der håndterer anskaffelse, visning og analyse. Det modulære aspekt er pointen. I stedet for et fast instrument, der bærer funktioner, du måske aldrig bruger, samler du de kanaler, du har brug for i dag, og tilføjer flere, når det næste projekt kommer.

Den fleksibilitet betyder mere, end det lyder. Et universitetslaboratorium kan starte med fire kanaler til et studerendes projekt på en lille ramme og derefter flytte til en 32-kanals konfiguration to år senere, når en fuldskala brotest kommer. En maskinbygger kan begynde med bænkmålinger og ende med permanente overvågningspunkter på værkstedet. I begge tilfælde skal akkvisitionsplatformen overleve overgangen, uden at nogen genlærer softwaren.

Vi organiserer vores eget arbejde omkring den idé, hvorfor målekravet kommer før varenummeret. Hvis du vil have det fyldigere billede, ses det i, hvordan vi griber an testløsninger på systemniveau .

Målekæden bag enhver iDAQ-opsætning

Ethvert troværdigt erhvervelsessystem hviler på den samme sekvens. Noget ophidser strukturen, en transducer konverterer den mekaniske respons til et elektrisk signal, et inputtrin forbereder det signal, en konverter sampler det, og software giver mening om resultatet. Svaghed overalt i kæden viser sig senere som et vildledende spektrum, en fasefejl eller et kohærensplot, der nægter at forblive over 0,9.

Sensorer indstiller loftet

Ingen mængde af smart behandling genskaber et signal, som transduceren aldrig fangede. Accelerometre forbliver arbejdshesten til vibrationsarbejde, og de to hovedfamilier opfører sig forskelligt: ​​Ladningstyper tåler høje temperaturer og barske miljøer, mens IEPE-typer integrerer elektronikken og forenkler kabling. Når målepunktet er lille, stramt eller roterende, vinder et miniature triaksialt accelerometer sin plads. Kraftsensorer og tryktransducere dækker excitationssiden af ​​en modal test, og akustiske kondensatormikrofoner forlænger den samme kæde til støjmåling.

IEPE Accelerometre til vibrationsmåling Kategorisiden grupperer tre IEPE accelerometer elementer til vibrationsmåling, men ingen konkrete modeller eller specifikationer er vist her. Se produkt →

Konditionering og digitalisering

Input type er, hvor specifikationer er vundet eller tabt. En generel spændingsindgang håndterer signaler, der allerede er konditioneret. En IEPE-indgang leverer den konstante strøm, som accelerometre og mikrofoner har brug for. En ladeindgang betjener transducere uden indbygget elektronik. Mange praktiske instrumenter accepterer alle tre, hvilket er praktisk, når et laboratorium arver sensorer fra tre forskellige årtiers projekter. Opløsning og samplinghastighed hænger sammen med inputtype: 24-bit konvertere er blevet normen for dynamisk arbejde, og sample rates fra nogle få kilohertz til et par hundrede kilohertz dækker alt fra seismisk overvågning til stødtest.

Til bærbare arbejds- og undervisningslaboratorier er et kompakt USB-instrument, der passer i en bærbar taske, ofte det rigtige svar. En otte-kanals enhed med IEPE og spændingsindgange vil klare det meste bænkarbejde uden at tvinge nogen til at bære et stativ ned ad en korridor.

ZT-U8208I USB 2.0 Dynamic Signal Analyzer, 8-kanals Kompakt 8-kanals USB-analysator med 24-bit IEPE og spændingsindgange, velegnet til bærbart bænkarbejde, små modale tests og flerpunkts akustiske målinger. Se produkt →

Software gør kanaler til konklusioner

Anskaffelsessoftware er, hvor det meste af den praktiske smerte lever. Du vil have kanalopsætning, der ikke kræver en manuel, livespektre, du kan stole på, mens en test kører, og eksporter, der falder rent ind i dine analyseværktøjer. Derfra estimerer modale pakker tilstandsformer og dæmpning, ordresporing følger hastighedsafhængig adfærd, og overvågningsplatforme ser trenddata for tegn på ændring. Forskellen mellem en almindelig optager og en specialbygget dynamisk signalanalysator er værd at forstå, før du køber, og den sammenligning går vi ind på i denne note om dynamiske signalanalysatorer .

Kanalantal, samplingsfrekvens og grænseflademuligheder

Tre beslutninger driver det meste af omkostningerne ved et iDAQ-system, og de er ikke uafhængige af hinanden. Tabellen nedenfor opsummerer, hvordan grænsefladefamilier normalt kortlægger kanalantal og arbejdssituationer.

Netværksbaserede instrumenter tjener deres hold, når optagelsesstedet sidder langt fra operatøren: på et shakerbord, på et brodæk 40 meter over jorden eller inde i et skab, hvor ingen bærbar computer ville overleve. Gigabit links håndterer multi-kanal streaming uden at tabe rammer, hvilket er præcis den egenskab du ønsker, når testvinduet er kort og strukturen er dyr.

ZT-G8204C Low Noise 4-Channel Dynamic Signal Analyzer Fire-kanals Gigabit Ethernet-analysator med 24-bit IEPE, spændings- og ladeindgange til fjernvibration, støj og modal test. Se produkt →

Kanalantal fortjener et ekstra kig. 32 kanaler er fremragende under en modal undersøgelse af en komplet struktur og dyre overkill, når du tjekker en parentes. En rimelig vane er at måle det første køb i forhold til de næste atten måneders arbejde og derefter bekræfte, at den samme produktfamilie vokser uden ændring af software eller en genoptræningsuge.

Praktiske spørgsmål, før du specificerer et iDAQ-system

1. Hvad er den højeste frekvens, du virkelig har brug for at løse, og giver samplingsfrekvensen tilstrækkelig plads til anti-aliasing-filtrene?
2. Hvilke inputtyper skal eksistere side om side i den samme test: spænding, IEPE, ladning eller alle tre?
3. Hvor mange kanaler vil køre samtidigt, og garanterer hardwaren ægte synkron sampling på tværs af hver enkelt af dem?
4. Hvor vil instrumentet fysisk sidde, og hvor langt køres sensoren fra det nærmeste strøm- og netværkspunkt?
5. Hvordan ser kalibreringsintervallet ud, og kan kæden verificeres uden at sende den tilbage til fabrikken?
6. Hvilken software vil blive brugt fra dag til dag, og åbner den de filformater, dit team allerede arbejder i?

Disse seks spørgsmål tager tyve minutter at besvare og sparer ofte ugers korrespondance senere. De gør også et tilbud nemmere at sammenligne, fordi hver leverandør så besvarer det samme spørgsmål i stedet for at præsentere et andet.

Applikationer, der belønner et godt matchet system

Nedenstående brancher er dem, vores sortiment er bygget op omkring. Fysikken ændrer sig fra den ene til den anden, men kanalkravene, kabellængderne og kalibreringsvanerne ændrer sig langt mindre, end folk forventer.

• Anlæg og broer: modal testning, undersøgelser af omgivende vibrationer, strukturel overvågning.
• Luftfart: Vibrationstest på jorden, komponentkvalificering, stødrespons.
• Energi og kraft: roterende maskindiagnostik, turbine- og generatorovervågning.
• Jernbane, vej og transport: kørekomfort for køretøjer, banevibrationer, støjmåling.
• Skib og marine: skrog og maskinvibrationer, luftbåren støjundersøgelser.
• Værktøjsmaskiner og maskinteknik: dynamisk stivhed, chatter-analyse, spindeldiagnostik.
• Petrokemisk: pumpe, kompressor og rørvibrationer.
• Uddannelse og forskning: undervisningslaboratorier, elevprojekter, langvarige eksperimentplatforme.

I de fleste af disse indstillinger er selve målingen ikke den svære del. Den svære del er at gentage det konsekvent på det samme aktiv med måneders mellemrum og stadig genkende resultatet.

Kalibrering holder kæden ærlig

En kæde er kun så god som dens svageste reference. En bærbar vibrationskalibrator lader dig kontrollere et accelerometer og dets kabling på stedet før en test i stedet for efter et skuffende resultat. For laboratorier, der opretholder deres egne referencestandarder, lukker et kalibreringstjeksystem sløjfen mellem de instrumenter, der bruges hver dag, og den sporbare standard bag dem.

Det er uglamorøst arbejde. Det er også grunden til, at en måling foretaget i september stadig kan forsvares året efter, når nogen spørger, om sensoren eller strukturen er ændret.

Opbygning af hele kæden med ét team

Der er et argument for at samle et anskaffelsessystem fra dele hentet på tværs af fire leverandører. Det er et godt argument i teorien og et trættende argument i praksis, især aftenen før en test, hvor en enkelt kanal falder ud, og den første opgave er at finde ud af, hvem der skal ringe til. Køb af sensorer, indsamlingshardware, exciteringsudstyr, kalibreringsværktøjer og analysesoftware fra ét hold holder ansvaret ét sted.

Vi har udført denne form for arbejde i Yangzhou i årevis, og vores egen historie er ret almindelig: Ingeniører, der blev trætte af at forklare, hvorfor accelerometeret og analysatoren var uenige, og til sidst besluttede at lave begge dele. Hvis du undersøger et nyt system eller erstatter et, der er vokset ud af dets formål, er den hurtigste rute normalt en kort samtale om målingen i stedet for varenummeret. Beskriv hvad du skal bevise, og konfigurationen plejer at følge.