Hva er iDAQ? En praktisk veiledning for modulær datainnsamling for vibrasjonstesting

Hvis du har brukt tid rundt en testbenk, har begrepet iDAQ sannsynligvis krysset skrivebordet ditt. Noen ganger vises det i et datablad, noen ganger midt i et arbeidsomfangsdokument som en kunde utarbeidet sent på kvelden. Den korte versjonen er enkel nok: iDAQ er en forkortelse for industriell datainnsamling, maskinvaren og programvaren som tar et fysisk signal fra en vibrerende bro, en snurrende motor eller en skravrende girkasse og gjør det til tall en ingeniør kan forsvare.

Denne artikkelen går gjennom hva som faktisk betyr noe når du bygger en slik kjede for vibrasjon, støy, belastning, støt og modalt arbeid, og hvor teamene oftest får konfigurasjonen riktig eller feil.

Hva iDAQ egentlig betyr i et testlaboratorium

Fjern markedsføringsspråket og et iDAQ-system kommer ned til tre deler: en vert eller et chassis som leverer strøm, timing og en kommunikasjonskobling; en eller flere moduler som konverterer og digitaliserer analoge signaler; og programvare som håndterer innhenting, visning og analyse. Det modulære aspektet er poenget. I stedet for et fast instrument som bærer funksjoner du kanskje aldri bruker, setter du sammen kanalene du trenger i dag og legger til flere når neste prosjekt kommer.

Den fleksibiliteten betyr mer enn det høres ut som. Et universitetslaboratorium kan starte med fire kanaler for et studentprosjekt på en liten ramme, og deretter flytte til en 32-kanals konfigurasjon to år senere når en fullskala brotest kommer. En maskinbygger kan begynne med benkmålinger og ende opp med permanente overvåkingspunkter på butikkgulvet. I begge tilfeller bør anskaffelsesplattformen overleve overgangen uten at noen har lært programvaren på nytt.

Vi organiserer vårt eget arbeid rundt den ideen, og derfor kommer målekravet foran delenummeret. Hvis du vil ha det fyldigere bildet, er det synlig i hvordan vi nærmer oss testløsninger på systemnivå .

Målekjeden bak hvert iDAQ-oppsett

Hvert troverdig oppkjøpssystem hviler på samme sekvens. Noe begeistrer strukturen, en transduser konverterer den mekaniske responsen til et elektrisk signal, et inngangstrinn forbereder det signalet, en omformer prøver det, og programvare gir mening om resultatet. Svakhet hvor som helst i kjeden viser seg senere som et misvisende spektrum, en fasefeil eller et koherensplott som nekter å holde seg over 0,9.

Sensorer setter taket

Ingen mengde smart prosessering gjenoppretter et signal som svingeren aldri fanget. Akselerometre forblir arbeidshesten for vibrasjonsarbeid, og de to hovedfamiliene oppfører seg forskjellig: ladetyper tåler høye temperaturer og tøffe miljøer, mens IEPE-typer integrerer elektronikken og forenkler kabling. Når målepunktet er lite, tett eller roterende, får et miniatyr triaksialt akselerometer sin plass. Kraftsensorer og trykktransdusere dekker eksitasjonssiden av en modal test, og akustiske kondensatormikrofoner forlenger den samme kjeden til støymåling.

IEPE akselerometre for vibrasjonsmåling Kategorisiden grupperer tre IEPE-akselerometerelementer for vibrasjonsmåling, men ingen konkrete modeller eller spesifikasjoner vises her. Se produkt →

Kondisjonering og digitalisering

Inndatatype er hvor spesifikasjoner er vunnet eller tapt. En generell spenningsinngang håndterer signaler som allerede er betinget. En IEPE-inngang leverer den konstante strømmen som akselerometre og mikrofoner trenger. En ladeinngang betjener svingere uten innebygd elektronikk. Mange praktiske instrumenter aksepterer alle tre, noe som er praktisk når et laboratorium arver sensorer fra tre forskjellige tiår med prosjekter. Oppløsning og samplingshastighet står ved siden av inngangstypen: 24-bits omformere har blitt normen for dynamisk arbeid, og samplingsfrekvenser fra noen få kilohertz til noen hundre kilohertz dekker alt fra seismisk overvåking til støttesting.

For bærbare arbeids- og undervisningslaboratorier er et kompakt USB-instrument som får plass i en bærbar PC-veske ofte det rette svaret. En åtte-kanals enhet med IEPE og spenningsinnganger vil håndtere det meste av benkarbeid uten å tvinge noen til å bære et stativ ned en korridor.

ZT-U8208I USB 2.0 dynamisk signalanalysator, 8-kanals Kompakt 8-kanals USB-analysator med 24-bits IEPE og spenningsinnganger, egnet for bærbart benkearbeid, små modale tester og flerpunkts akustiske målinger. Se produkt →

Programvare gjør kanaler til konklusjoner

Anskaffelsesprogramvare er der det meste av den praktiske smerten lever. Du vil ha kanaloppsett som ikke krever et manuelt, live-spektra du kan stole på mens en test kjører, og eksporter som faller rent inn i analyseverktøyene dine. Derfra estimerer modale pakker modusformer og demping, ordresporing følger hastighetsavhengig atferd, og overvåkingsplattformer ser på trenddata for tegn på endring. Forskjellen mellom en generell opptaker og en spesialbygd dynamisk signalanalysator er verdt å forstå før du kjøper, og vi går inn på den sammenligningen i denne merknad om dynamiske signalanalysatorer .

Kanalantall, samplingsfrekvens og grensesnittalternativer

Tre beslutninger driver mesteparten av kostnadene for et iDAQ-system, og de er ikke uavhengige av hverandre. Tabellen nedenfor oppsummerer hvordan grensesnittfamilier vanligvis kartlegger kanalantall og arbeidssituasjoner.

Nettverksbaserte instrumenter tjener seg når innsamlingspunktet sitter langt fra operatøren: på et shakerbord, på et brodekke førti meter over bakken, eller inne i et skap der ingen bærbar PC ville overleve. Gigabit-lenker håndterer multi-kanals streaming uten å miste rammer, som er akkurat den egenskapen du ønsker når testvinduet er kort og strukturen er dyr.

ZT-G8204C 4-kanals dynamisk signalanalysator med lav støy Fire-kanals Gigabit Ethernet-analysator med 24-bits IEPE, spennings- og ladeinnganger for ekstern vibrasjon, støy og modal testing. Se produkt →

Kanalantall fortjener en ny titt. Trettito kanaler er utmerket under en modal undersøkelse av en komplett struktur og kostbar overkill når du sjekker en brakett. En rimelig vane er å måle det første kjøpet mot de neste 18 månedene med arbeid, og deretter bekrefte at den samme produktfamilien vokser uten endring av programvare eller en omskoleringsuke.

Praktiske spørsmål før du spesifiserer et iDAQ-system

1. Hva er den høyeste frekvensen du virkelig trenger for å løse, og gir samplingsfrekvensen nok takhøyde for anti-aliasing-filtrene?
2. Hvilke inngangstyper må eksistere side om side i samme test: spenning, IEPE, ladning eller alle tre?
3. Hvor mange kanaler vil kjøre samtidig, og garanterer maskinvaren ekte synkron sampling på tvers av hver og en av dem?
4. Hvor skal instrumentet fysisk sitte, og hvor langt kjøres sensoren fra nærmeste strøm- og nettverkspunkt?
5. Hvordan ser kalibreringsintervallet ut, og kan kjeden verifiseres uten å sende den tilbake til fabrikken?
6. Hvilken programvare vil bli brukt fra dag til dag, og åpner den filformatene teamet ditt allerede jobber i?

Disse seks spørsmålene tar tjue minutter å besvare og sparer ofte uker med korrespondanse senere. De gjør også et tilbud enklere å sammenligne, fordi hver leverandør da svarer på det samme spørsmålet i stedet for å presentere et annet.

Applikasjoner som belønner et godt matchet system

Bransjene nedenfor er de sortimentet vårt er bygget rundt. Fysikken endres fra den ene til den neste, men kanalkravene, kabellengdene og kalibreringsvanene endres langt mindre enn folk forventer.

• Anleggsteknikk og broer: modal testing, undersøkelser av omgivelsesvibrasjoner, strukturell overvåking.
• Luftfart: bakkevibrasjonstesting, komponentkvalifisering, støtrespons.
• Energi og kraft: roterende maskindiagnostikk, turbin- og generatorovervåking.
• Jernbane, vei og transport: kjørekomfort for kjøretøy, banevibrasjoner, støymåling.
• Skip og marine: skrog og maskineri vibrasjoner, luftbåren støyundersøkelser.
• Maskinverktøy og maskinteknikk: dynamisk stivhet, skravlingsanalyse, spindeldiagnostikk.
• Petrokjemisk: pumpe, kompressor og rørvibrasjon.
• Utdanning og forskning: undervisningslaboratorier, studentprosjekter, langvarige eksperimentplattformer.

I de fleste av disse innstillingene er ikke selve målingen den vanskelige delen. Den vanskelige delen er å gjenta det konsekvent, på samme eiendel, med måneders mellomrom, og fortsatt gjenkjenne resultatet.

Kalibrering holder kjeden ærlig

En kjede er bare så god som dens svakeste referanse. En bærbar vibrasjonskalibrator lar deg sjekke et akselerometer og dets kabling på stedet, før en test i stedet for etter et skuffende resultat. For laboratorier som opprettholder sine egne referansestandarder, lukker et kalibreringskontrollsystem sløyfen mellom instrumentene som brukes hver dag og den sporbare standarden bak dem.

Det er uglamorøst arbeid. Det er også grunnen til at en måling tatt i september fortsatt kan forsvares året etter, når noen spør om sensoren eller strukturen er endret.

Bygg hele kjeden med ett team

Det er et argument for å sette sammen et anskaffelsessystem fra deler hentet fra fire leverandører. Det er et godt argument i teorien og slitsomt i praksis, spesielt kvelden før en test når en enkelt kanal faller ut og den første oppgaven er å finne ut hvem sin støttelinje du skal ringe. Å kjøpe sensorene, innsamlingsmaskinvaren, eksitasjonsutstyret, kalibreringsverktøyene og analyseprogramvaren fra ett team holder ansvaret på ett sted.

Vi har gjort denne typen arbeid i Yangzhou i årevis, og vår egen historie er ganske vanlig: ingeniører som ble lei av å forklare hvorfor akselerometeret og analysatoren var uenige, og bestemte seg til slutt for å lage begge deler. Hvis du ser etter et nytt system, eller erstatter et som har vokst ut av formålet, er den raskeste ruten vanligvis en kort samtale om målingen i stedet for delenummeret. Beskriv hva du trenger å bevise, og konfigurasjonen har en tendens til å følge.