Vad är iDAQ? En praktisk guide till modulär datainsamling för vibrationstestning

Om du har spenderat tid runt en testbänk, har termen iDAQ förmodligen passerat ditt skrivbord. Ibland dyker det upp i ett datablad, ibland mitt i ett scope-of-work-dokument som en kund utarbetat sent på kvällen. Den korta versionen är enkel nog: iDAQ är en förkortning för industriell datainsamling, hårdvaran och mjukvaran som tar en fysisk signal från en vibrerande brygga, en snurrande motor eller en pratlande växellåda och förvandlar den till siffror som en ingenjör kan försvara.

Den här artikeln går igenom vad som faktiskt betyder något när du bygger den typen av kedja för vibrationer, buller, belastning, stötar och modalt arbete, och var team oftast får rätt eller fel konfiguration.

Vad iDAQ verkligen betyder i ett testlabb

Ta bort marknadsföringsspråket och ett iDAQ-system består av tre delar: en värd eller ett chassi som levererar ström, timing och en kommunikationslänk; en eller flera moduler som konverterar och digitaliserar analoga signaler; och mjukvara som hanterar förvärv, visning och analys. Den modulära aspekten är poängen. Istället för ett fast instrument som bär funktioner du kanske aldrig kommer att använda, sätter du ihop de kanaler du behöver idag och lägger till fler när nästa projekt kommer.

Den flexibiliteten är viktigare än den låter. Ett universitetslabb kan börja med fyra kanaler för ett studentprojekt på en liten ram och sedan flytta till en 32-kanalskonfiguration två år senare när ett fullskaligt bryggtest kommer. En maskinbyggare kan börja med bänkmätningar och sluta med permanenta övervakningspunkter på verkstadsgolvet. I båda fallen bör förvärvsplattformen överleva övergången utan att någon lär sig om programvaran.

Vi organiserar vårt eget arbete kring den idén, varför måttkravet kommer före artikelnumret. Om du vill ha den fullständigare bilden så syns det i hur vi närmar oss testlösningar på systemnivå .

Mätkedjan bakom varje iDAQ-installation

Varje trovärdigt förvärvssystem vilar på samma sekvens. Något exciterar strukturen, en omvandlare omvandlar det mekaniska svaret till en elektrisk signal, ett ingångssteg förbereder den signalen, en omvandlare samplar den, och mjukvaran förstår resultatet. Svaghet var som helst i kedjan visar sig senare som ett missvisande spektrum, ett fasfel eller en koherensplot som vägrar att stanna över 0,9.

Sensorer ställer in taket

Ingen mängd smart bearbetning återställer en signal som givaren aldrig fångade. Accelerometrar förblir arbetshästen för vibrationsarbete, och de två huvudfamiljerna beter sig olika: laddningstyper tolererar höga temperaturer och tuffa miljöer, medan IEPE-typer integrerar elektroniken och förenklar kablage. När mätpunkten är liten, tät eller roterande, tjänar en miniatyr triaxiell accelerometer sin plats. Kraftsensorer och tryckgivare täcker excitationssidan av ett modalt test, och akustiska kondensatormikrofoner förlänger samma kedja till brusmätning.

IEPE Accelerometrar för vibrationsmätning Kategorisidan grupperar tre IEPE-accelerometerobjekt för vibrationsmätning, men inga konkreta modeller eller specifikationer visas här. Visa produkt →

Konditionering och digitalisering

Ingångstyp är där specifikationer vinner eller förloras. En allmän spänningsingång hanterar signaler som redan är konditionerade. En IEPE-ingång levererar den konstanta ström som accelerometrar och mikrofoner behöver. En laddningsingång betjänar givare utan inbyggd elektronik. Många praktiska instrument accepterar alla tre, vilket är bekvämt när ett labb ärver sensorer från tre olika decennier av projekt. Upplösning och samplingshastighet ligger vid sidan av ingångstyp: 24-bitars omvandlare har blivit normen för dynamiskt arbete, och samplingshastigheter från några kilohertz till några hundra kilohertz täcker allt från seismisk övervakning till stöttestning.

För bärbara arbets- och undervisningslabb är ett kompakt USB-instrument som får plats i en bärbar datorväska ofta det rätta svaret. En åtta-kanals enhet med IEPE och spänningsingångar klarar det mesta bänkarbete utan att tvinga någon att bära ett ställ nerför en korridor.

ZT-U8208I USB 2.0 Dynamic Signal Analyzer, 8-kanals Kompakt 8-kanals USB-analysator med 24-bitars IEPE och spänningsingångar, lämplig för portabelt bänkarbete, små modala tester och flerpunkts akustiska mätningar. Visa produkt →

Programvara förvandlar kanaler till slutsatser

Förvärvsprogram är där det mesta av den praktiska smärtan lever. Du vill ha en kanalinstallation som inte kräver en manuell, levande spektra som du kan lita på medan ett test körs, och exporter som faller rent in i dina analysverktyg. Därifrån uppskattar modala paket lägesformer och dämpning, orderspårning följer hastighetsberoende beteende och övervakningsplattformar tittar på trenddata för tecken på förändring. Skillnaden mellan en inspelare för allmänt bruk och en specialbyggd dynamisk signalanalysator är värd att förstå innan du köper, och vi går in på den jämförelsen i den här anmärkning om dynamiska signalanalysatorer .

Kanalantal, samplingsfrekvens och gränssnittsalternativ

Tre beslut driver det mesta av kostnaden för ett iDAQ-system, och de är inte oberoende av varandra. Tabellen nedan sammanfattar hur gränssnittsfamiljer vanligtvis kartlägger kanalantal och arbetssituationer.

Nätverksbaserade instrument tjänar sitt behåll när insamlingspunkten sitter långt från operatören: på ett shakerbord, på ett brodäck fyrtio meter över marken eller inuti ett skåp där ingen bärbar dator skulle överleva. Gigabit-länkar hanterar multi-channel streaming utan att tappa ramar, vilket är precis den egenskap du vill ha när testfönstret är kort och strukturen är dyr.

ZT-G8204C Low Noise 4-Channel Dynamic Signal Analyzer Fyrkanalig Gigabit Ethernet-analysator med 24-bitars IEPE, spänning och laddningsingångar för fjärrvibrationer, brus och modal testning. Visa produkt →

Kanalantalet förtjänar en andra titt. Trettiotvå kanaler är utmärkt under en modal undersökning av en komplett struktur och dyr överdrift när du kontrollerar en parentes. En rimlig vana är att dimensionera det första köpet mot de kommande arton månadernas arbete, och sedan bekräfta att samma produktfamilj växer utan ett byte av programvara eller en omskolningsvecka.

Praktiska frågor innan du anger ett iDAQ-system

1. Vilken är den högsta frekvensen du verkligen behöver för att lösa, och lämnar samplingsfrekvensen tillräckligt med utrymme för kantutjämningsfiltren?
2. Vilka ingångstyper måste samexistera i samma test: spänning, IEPE, laddning eller alla tre?
3. Hur många kanaler kommer att köras samtidigt, och garanterar hårdvaran äkta synkron sampling över var och en av dem?
4. Var kommer instrumentet fysiskt att sitta och hur långt körs sensorn från närmaste ström- och nätverkspunkt?
5. Hur ser kalibreringsintervallet ut och kan kedjan verifieras utan att skicka tillbaka den till fabriken?
6. Vilken programvara kommer att användas dagligen och öppnar den filformaten som ditt team redan arbetar i?

Dessa sex frågor tar tjugo minuter att besvara och sparar ofta veckor av korrespondens senare. De gör också en offert lättare att jämföra, eftersom varje leverantör då svarar på samma fråga snarare än att presentera en annan.

Applikationer som belönar ett välmatchat system

Branscherna nedan är de som vårt sortiment är uppbyggt kring. Fysiken förändras från den ena till den andra, men kanalkraven, kabellängder och kalibreringsvanor förändras mycket mindre än vad folk förväntar sig.

• Anläggningsbyggnad och broar: provning av modal, vibrationsundersökningar, strukturell övervakning.
• Flyg- och rymdfart: vibrationstestning på marken, komponentkvalificering, stötrespons.
• Energi och kraft: diagnostik av roterande maskiner, övervakning av turbiner och generatorer.
• Järnväg, väg och transport: fordonskomfort, spårvibrationer, bullermätning.
• Fartyg och marin: skrov och maskinvibrationer, undersökningar av luftburet buller.
• Verktygsmaskiner och maskinteknik: dynamisk styvhet, pratanalys, spindeldiagnostik.
• Petrokemisk: pump, kompressor och rörvibrationer.
• Utbildning och forskning: undervisningslabb, studentprojekt, långvariga experimentplattformar.

I de flesta av dessa inställningar är själva mätningen inte den svåra delen. Det svåra är att upprepa det konsekvent, på samma tillgång, med månaders mellanrum, och fortfarande känna igen resultatet.

Kalibrering håller kedjan ärlig

En kedja är bara så bra som dess svagaste referens. En bärbar vibrationskalibrator låter dig kontrollera en accelerometer och dess kablage på plats, före ett test snarare än efter ett nedslående resultat. För laboratorier som upprätthåller sina egna referensstandarder, stänger ett kalibreringskontrollsystem slingan mellan de instrument som används varje dag och den spårbara standarden bakom dem.

Det är oglamoröst arbete. Det är också anledningen till att en mätning gjord i september fortfarande kan försvaras året efter, när någon frågar om sensorn eller strukturen har ändrats.

Bygga hela kedjan med ett team

Det finns ett argument för att montera ett anskaffningssystem från delar från fyra leverantörer. Det är ett bra argument i teorin och ett tröttsamt sådant i praktiken, särskilt kvällen före ett test när en enda kanal hoppar av och den första uppgiften är att ta reda på vems supportlinje man ska ringa. Att köpa sensorerna, insamlingshårdvaran, exciteringsutrustningen, kalibreringsverktygen och analysmjukvaran från ett team håller ansvaret på ett ställe.

Vi har gjort den här typen av arbete i Yangzhou i flera år, och vår egen historia är ganska vanlig: ingenjörer som tröttnade på att förklara varför accelerometern och analysatorn inte höll med, och så småningom bestämde sig för att göra båda. Om du bestämmer ett nytt system, eller ersätter ett som har växt ur sitt syfte, är den snabbaste vägen vanligtvis en kort konversation om mätningen snarare än artikelnumret. Beskriv vad du behöver bevisa, och konfigurationen tenderar att följa.