Wat is iDAQ? Een praktische gids voor modulaire gegevensverzameling voor trillingstesten

Als u tijd op een testbank heeft doorgebracht, is de term iDAQ waarschijnlijk op uw bureau verschenen. Soms verschijnt het in een datasheet, soms midden in een werkomvangdocument dat een klant laat in de nacht heeft opgesteld. De korte versie is eenvoudig genoeg: iDAQ is een afkorting voor industriële data-acquisitie, de hardware en software die een fysiek signaal van een trillende brug, een draaiende motor of een klapperende versnellingsbak omzet in cijfers die een ingenieur kan verdedigen.

In dit artikel wordt besproken wat er eigenlijk toe doet als je zo'n ketting bouwt voor trillingen, geluid, spanning, impact en modaal werk, en waar teams de configuratie meestal goed of fout hebben.

Wat iDAQ werkelijk betekent in een testlab

Haal de marketingtaal weg en een iDAQ-systeem bestaat uit drie delen: een host of chassis dat stroom levert, timing en een communicatieverbinding; een of meer modules die analoge signalen converteren en digitaliseren; en software die de acquisitie, weergave en analyse afhandelt. Het modulaire aspect is waar het om gaat. In plaats van een vast instrument met functies die u misschien nooit zult gebruiken, stelt u de kanalen samen die u vandaag nodig heeft en voegt u er meer aan toe wanneer het volgende project arriveert.

Die flexibiliteit is belangrijker dan het klinkt. Een universiteitslaboratorium kan beginnen met vier kanalen voor een studentenproject op een klein frame, en twee jaar later overstappen naar een configuratie met 32 ​​kanalen wanneer er een volledige bridge-test plaatsvindt. Een machinebouwer kan beginnen met bankmetingen en eindigen met permanente monitoringpunten op de werkvloer. In beide gevallen moet het acquisitieplatform de transitie overleven zonder dat iemand de software opnieuw leert.

Wij organiseren ons eigen werk rond dat idee, daarom komt de meetvereiste vóór het onderdeelnummer. Als u een vollediger beeld wilt, is dat zichtbaar in de manier waarop wij te werk gaan testoplossingen op systeemniveau .

De meetketen achter elke iDAQ-opstelling

Elk geloofwaardig acquisitiesysteem berust op dezelfde volgorde. Iets prikkelt de structuur, een transducer zet de mechanische respons om in een elektrisch signaal, een ingangstrap bereidt dat signaal voor, een converter bemonstert het en software geeft betekenis aan het resultaat. Zwakte ergens in de keten komt later naar voren als een misleidend spectrum, een fasefout of een coherentiediagram dat weigert boven de 0,9 te blijven.

Sensoren bepalen het plafond

Geen enkele slimme verwerking herstelt een signaal dat de transducer nooit heeft opgevangen. Accelerometers blijven het werkpaard voor trillingswerk, en de twee belangrijkste families gedragen zich verschillend: ladingstypes tolereren hoge temperaturen en zware omstandigheden, terwijl IEPE-types de elektronica integreren en de bekabeling vereenvoudigen. Wanneer het meetpunt klein, krap of roterend is, verdient een miniatuur triaxiale versnellingsmeter zijn plaats. Krachtsensoren en druktransducers bestrijken de excitatiekant van een modale test, en akoestische condensatormicrofoons breiden dezelfde keten uit naar geluidsmetingen.

IEPE-versnellingsmeters voor trillingsmeting De categoriepagina groepeert drie IEPE-versnellingsmeteritems voor trillingsmetingen, maar hier worden geen concrete modellen of specificaties getoond. Bekijk Product →

Conditioneren en digitaliseren

Invoertype is waar specificaties worden gewonnen of verloren. Een algemene spanningsingang verwerkt signalen die al zijn geconditioneerd. Een IEPE-ingang levert de constante stroom die versnellingsmeters en microfoons nodig hebben. Een laadingang bedient transducers zonder ingebouwde elektronica. Veel praktische instrumenten accepteren alle drie, wat handig is als een laboratorium sensoren erft van drie verschillende decennia aan projecten. Resolutie en bemonsteringsfrequentie staan ​​naast het invoertype: 24-bit converters zijn de norm geworden voor dynamisch werk, en bemonsteringsfrequenties van een paar kilohertz tot een paar honderd kilohertz omvatten alles, van seismische monitoring tot impacttests.

Voor draagbare werk- en onderwijslaboratoria is een compact USB-instrument dat in een laptoptas past vaak het juiste antwoord. Een achtkanaals unit met IEPE- en spanningsingangen kan het meeste werk op de bank aan, zonder dat iemand een rack door de gang hoeft te dragen.

ZT-U8208I USB 2.0 dynamische signaalanalysator, 8-kanaals Compacte 8-kanaals USB-analysator met 24-bit IEPE- en spanningsingangen, geschikt voor draagbaar bankwerk, kleine modale tests en meerpunts akoestische metingen. Bekijk Product →

Software verandert kanalen in conclusies

Acquisitiesoftware is waar de meeste praktische pijn zit. U wilt een kanaalconfiguratie waarvoor geen handleiding nodig is, live spectra waarop u kunt vertrouwen terwijl een test wordt uitgevoerd, en exports die netjes in uw analysetools terechtkomen. Van daaruit schatten modale pakketten de vormen en demping van de modus, volgt het volgen van orders snelheidsafhankelijk gedrag, en monitoren platforms de trendgegevens op tekenen van verandering. Het verschil tussen een recorder voor algemeen gebruik en een speciaal gebouwde dynamische signaalanalysator is de moeite waard om te begrijpen voordat u koopt, en we gaan in deze vergelijking op die vergelijking in. opmerking over dynamische signaalanalysatoren .

Kanaaltelling, bemonsteringsfrequentie en interface-opties

Drie beslissingen bepalen het grootste deel van de kosten van een iDAQ-systeem, en ze zijn niet onafhankelijk van elkaar. De onderstaande tabel geeft een samenvatting van hoe interfacefamilies gewoonlijk in verband worden gebracht met het aantal kanalen en werksituaties.

Netwerkgebaseerde instrumenten verdienen hun geld als het acquisitiepunt zich ver van de operator bevindt: op een schudtafel, op een brugdek veertig meter boven de grond, of in een kast waar geen enkele laptop zou overleven. Gigabit-koppelingen verwerken meerkanaalsstreaming zonder frames te laten vallen, wat precies de eigenschap is die u wilt als het testvenster kort is en de structuur duur.

ZT-G8204C 4-kanaals dynamische signaalanalysator met weinig ruis Vierkanaals Gigabit Ethernet-analysator met 24-bit IEPE-, spannings- en laadingangen voor trillings-, ruis- en modale tests op afstand. Bekijk Product →

Het aantal kanalen verdient een tweede blik. Tweeëndertig kanalen zijn uitstekend tijdens een modaal onderzoek van een complete structuur en dure overkill als je één beugel controleert. Het is een redelijke gewoonte om de eerste aankoop af te wegen tegen de volgende achttien maanden werk en vervolgens te bevestigen dat dezelfde productfamilie groeit zonder een verandering van software of een omscholingsweek.

Praktische vragen voordat u een iDAQ-systeem specificeert

1. Wat is de hoogste frequentie die u echt nodig heeft om op te lossen, en laat de bemonsteringsfrequentie voldoende ruimte over voor de anti-aliasingfilters?
2. Welke ingangstypen moeten naast elkaar bestaan ​​in dezelfde test: spanning, IEPE, lading of alle drie?
3. Hoeveel kanalen zullen er tegelijkertijd draaien, en garandeert de hardware echte synchrone sampling op elk van deze kanalen?
4. Waar komt het instrument fysiek te staan ​​en hoe ver bevindt de sensor zich van het dichtstbijzijnde stroom- en netwerkpunt?
5. Hoe ziet het kalibratie-interval eruit en kan de ketting worden geverifieerd zonder deze terug te sturen naar de fabriek?
6. Welke software wordt dagelijks gebruikt en opent deze de bestandsformaten waarin uw team al werkt?

Het beantwoorden van deze zes vragen duurt twintig minuten en bespaart later vaak wekenlange correspondentie. Ze maken het ook gemakkelijker om een ​​offerte te vergelijken, omdat elke leverancier dan dezelfde vraag beantwoordt in plaats van een andere vraag te presenteren.

Toepassingen die een goed afgestemd systeem belonen

De onderstaande industrieën zijn de industrieën waar ons assortiment omheen is gebouwd. De fysica verandert van de ene naar de andere, maar de kanaalvereisten, kabellengtes en kalibratiegewoonten veranderen veel minder dan mensen verwachten.

• Civiele techniek en bruggen: modale testen, omgevingstrillingsonderzoeken, structurele monitoring.
• Lucht- en ruimtevaart: testen van grondtrillingen, kwalificatie van componenten, impactrespons.
• Energie en kracht: diagnose van roterende machines, monitoring van turbines en generatoren.
• Spoor, weg en transport: rijcomfort van voertuigen, spoortrillingen, geluidsmeting.
• Schepen en marine: trillingen van romp en machines, onderzoek naar luchtgeluid.
• Werktuigmachines en machinebouw: dynamische stijfheid, chatteranalyse, spildiagnostiek.
• Petrochemie: trillingen van pompen, compressoren en leidingen.
• Onderwijs en onderzoek: onderwijslaboratoria, studentenprojecten, langlopende experimentplatforms.

In de meeste van deze instellingen is de meting zelf niet het moeilijkste deel. Het moeilijkste is om het consequent te herhalen, op hetzelfde asset, met een tussenpoos van maanden, en nog steeds het resultaat te herkennen.

Kalibratie houdt de ketting eerlijk

Een ketting is slechts zo goed als zijn zwakste referentie. Met een draagbare trillingskalibrator kunt u een versnellingsmeter en de bekabeling ter plaatse controleren, vóór een test in plaats van na een teleurstellend resultaat. Voor laboratoria die hun eigen referentiestandaarden hanteren, sluit een kalibratiecontrolesysteem de cirkel tussen de instrumenten die dagelijks worden gebruikt en de traceerbare standaard daarachter.

Het is weinig glamoureus werk. Het is ook de reden dat een meting uit september het jaar daarop nog verdedigd kan worden, als iemand vraagt ​​of de sensor of de structuur veranderd is.

Met één team bouwen aan de hele keten

Er is een argument voor het samenstellen van een acquisitiesysteem uit onderdelen afkomstig van vier leveranciers. Het is in theorie een goed argument en in de praktijk vermoeiend, vooral op de avond vóór een test, wanneer een enkel kanaal uitvalt en de eerste taak is om uit te zoeken wiens ondersteuningslijn moet worden gebeld. Door de sensoren, de acquisitiehardware, de excitatieapparatuur, de kalibratietools en de analysesoftware van één team te kopen, blijft de verantwoordelijkheid op één plek.

We doen dit soort werk al jaren in Yangzhou, en onze eigen geschiedenis is tamelijk gewoon: ingenieurs die het beu werden om uit te leggen waarom de versnellingsmeter en de analysator het niet met elkaar eens waren, en uiteindelijk besloten om beide te maken. Als u een nieuw systeem onderzoekt of een systeem vervangt dat zijn doel is ontgroeid, is de snelste route meestal een kort gesprek over de meting in plaats van het onderdeelnummer. Beschrijf wat u moet bewijzen, en de configuratie zal meestal volgen.