การรับข้อมูลความเร็วสูง: จับคู่ข้อมูลจำเพาะ DAQ กับความต้องการในการทดสอบการสั่นสะเทือน

การทดสอบโมดอลเชิงโครงสร้างดำเนินช้ากว่ากำหนด วิศวกรใช้ค้อนเคาะวัตถุทดสอบ เฝ้าดูการตอบสนองที่ลดลงในเวลาประมาณสามร้อยมิลลิวินาที และเห็นตัวอย่างเพียงไม่กี่ตัวอย่างบนหน้าจอ การประมาณการการทำให้หมาด ๆ ดูเหมือนเป็นการเดา ฟังก์ชันตอบสนองความถี่มีนามแฝง และต้องดำเนินการซ้ำ นี่เป็นสถานการณ์ที่การรับข้อมูลความเร็วสูงหยุดเป็นเพียงคำสั้นๆ และกลายเป็นความแตกต่างระหว่างข้อมูลที่ใช้งานได้กับช่วงบ่ายที่สูญเปล่า

ในบริบทของการทดสอบการสั่นสะเทือนและไดนามิก ความเร็วสูงไม่ใช่ข้อกำหนดเฉพาะอย่างใดอย่างหนึ่ง เป็นการผสมผสานระหว่างอัตราการสุ่มตัวอย่าง ความละเอียดของตัวแปลงสัญญาณ และเวลาช่องต่อช่องสัญญาณ ซึ่งกำหนดว่าเหตุการณ์ทางกายภาพจะถูกบันทึกอย่างเที่ยงตรงหรือไม่ บทความนี้จะอธิบายว่าตัวเลขเหล่านี้มีความหมายในทางปฏิบัติอย่างไร และวิธีการจับคู่ตัวเลขเหล่านั้นกับความต้องการของการวิเคราะห์แบบโมดัล การทดสอบแรงกระแทก และการวินิจฉัยเครื่องจักร

จริงๆ แล้ว "ความเร็วสูง" หมายถึงอะไรในตัววิเคราะห์สัญญาณไดนามิก

ประเด็นแรกที่ต้องชำระคือ ไม่มีขีดจำกัดความเร็วสากลที่ทำเครื่องหมายระบบว่าเป็นความเร็วสูง อัตราตัวอย่างที่เหมาะสมคืออัตราที่จะรักษาความถี่สูงสุดที่คุณต้องการวิเคราะห์ บวกกับระยะขอบของตัวกรอง เครื่องวิเคราะห์สัญญาณแบบไดนามิกสุ่มตัวอย่างตามปกติที่ 2.56 เท่าของขีดจำกัดความถี่ด้านบนของแถบการวิเคราะห์ หากการทดสอบแบบโมดอลครอบคลุม 0 ถึง 2 kHz อัตรา 5.12 kS/s ก็เพียงพอแล้วในทางทฤษฎี การสำรวจข้อผิดพลาดของเครื่องจักรหมุนที่ความถี่สูงสุด 30 kHz ต้องใช้ความเร็วประมาณ 77 kS/s ภาวะชั่วคราวทางเสียงหรือทางกลแบบสั้นสามารถปรับความถี่ได้ 256 kHz หรือมากกว่า

ความเร็วสูงจึงสัมพันธ์กับการวัด สำหรับโหมดการแก้ไขการทดสอบบริดจ์ที่ต่ำกว่า 100 Hz นั้น 256 kS/s นั้นถือว่าเกินกำลัง สำหรับส่วนประกอบที่ได้รับการกระแทกระดับมิลลิวินาที อัตราเดียวกันอาจเป็นค่าที่เข้าถึงจุดสูงสุดที่แท้จริงได้อย่างแน่นอน ขั้นตอนที่เชื่อถือได้คือการคำนวณอัตราจากฟิสิกส์ของการทดสอบ ไม่ใช่เลือกจำนวนที่มากที่สุดในแค็ตตาล็อก

เมื่อการทดสอบต้องการความเร็วสูงสุดจริงๆ ฮาร์ดแวร์ก็ต้องปฏิบัติตาม ที่ปลายด้านบนของส่วนหน้าขนาดกะทัดรัด เครื่องวิเคราะห์สัญญาณไดนามิก ZTU8508C สามารถสุ่มตัวอย่างได้ 1 MHz ซึ่งเป็นความสามารถที่มุ่งเป้าไปที่เหตุการณ์ชั่วคราวที่สั้นมาก เหตุการณ์เสียงความถี่สูง และแอปพลิเคชันช่องสัญญาณเดียวที่คล้ายกัน

ZT-U8508C เครื่องวิเคราะห์สัญญาณแบบไดนามิกสุ่มตัวอย่าง 1 MHz สำหรับการบันทึกชั่วคราว เครื่องวิเคราะห์แบบแปดช่องสัญญาณนี้ให้การสุ่มตัวอย่าง 1 MHz ต่อช่องสัญญาณพร้อมนาฬิกาที่ซิงโครไนซ์ ทำให้เหมาะสำหรับการจับภาพเหตุการณ์ชั่วคราวที่สั้นมากและเหตุการณ์เสียงความถี่สูงในการวิเคราะห์โมดอลแบบช่องสัญญาณเดียวหรือหลายช่องสัญญาณ ดูผลิตภัณฑ์ →

ความสามารถด้านอัตราการสุ่มตัวอย่างยังขึ้นอยู่กับการเชื่อมโยงระหว่างส่วนหน้าและคอมพิวเตอร์โฮสต์อีกด้วย การเลือกตระกูลอินเทอร์เฟซในเครื่องวิเคราะห์สัญญาณไดนามิกปัจจุบันแสดงให้เห็นถึงข้อดีข้อเสียทั่วไป:

สถาปัตยกรรมบัสเปลี่ยนเค้าโครงของระบบพอๆ กับอัตราข้อมูล ส่วนหน้าบนเครือข่ายสามารถนั่งใกล้กับเซ็นเซอร์และสตรีมข้อมูลผ่านสายเคเบิลยาวได้ ในขณะที่ส่วนหน้า USB จะทำงานอย่างเป็นธรรมชาติเสมือนเป็นอุปกรณ์ตั้งโต๊ะ สำหรับการทดสอบโมดอลแบบนับช่องสัญญาณสูงหรือการติดตั้งการตรวจสอบแบบถาวร การจัดวางทางกายภาพมักจะเป็นปัจจัยในการตัดสินใจ แม้ว่าอัตราตัวอย่างเพียงอย่างเดียวจะไม่เป็นเช่นนั้นก็ตาม

โดยที่อัตราการสุ่มตัวอย่างเป็นตัวกำหนดผลลัพธ์

การทดสอบที่ลงโทษอัตราตัวอย่างที่ไม่เพียงพอนั้นมีรูปแบบที่เหมือนกัน กล่าวคือ การทดสอบใช้เวลาสั้นและมีสเปกตรัมกว้าง การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำอย่างต่อเนื่องสามารถทนต่ออัตราที่พอประมาณได้ การกระแทกด้วยค้อน เหตุการณ์ชั่วคราวที่เกี่ยวข้องกับการแตกร้าว และเหตุการณ์แบริ่งความถี่สูงไม่สามารถทำได้

ในการทดสอบแบบโมดอล ข้อกำหนดมักจะอยู่ในระดับปานกลางแต่ไม่อาจให้อภัยได้ ใช้ความถี่โหมดสูงสุด 2.56 เท่าที่คุณต้องการระบุ การสุ่มตัวอย่างต่ำเกินไปทำให้เกิดพีคนามแฝงที่ดูเหมือนโหมดจริงทุกประการ ข้อผิดพลาดเงียบเนื่องจากเครื่องวิเคราะห์ไม่สามารถแสดงความถี่ที่ไม่เคยวัดได้ อาการแบบคลาสสิกคือฟังก์ชันตอบสนองความถี่ซึ่งพีคของเรโซแนนซ์จะเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนแอมพลิจูดเมื่อคุณเปลี่ยนแถบการวิเคราะห์

ในการทดสอบแรงกระแทกและการทดสอบชั่วคราว อัตราที่สูงกว่าจะซื้อข้อดีสองประการที่แยกจากกัน ประการแรก แอมพลิจูดสูงสุดของพัลส์ค้อนหรือเหตุการณ์ช็อกมีแนวโน้มที่จะถูกจับได้ ค่าพีคตัวอย่างเดียวที่วัดได้ในอัตราต่ำสามารถประเมินต่ำไปได้ถึงสิบเปอร์เซ็นต์ ประการที่สอง หน้าต่างระเบิดสั้นๆ จะคงรูปร่างของรูปคลื่นที่จำเป็นสำหรับการแปลงฟูริเยร์ที่สะอาด

ในการวินิจฉัยเครื่องจักร ความผิดปกติของแบริ่งตั้งแต่เนิ่นๆ จะสร้างพัลส์ช็อตซ้ำๆ ซึ่งกระตุ้นการสั่นพ้องที่สูงกว่าความถี่การหมุนของเพลามาก ความถี่ของข้อบกพร่องที่ 150 Hz จะไม่สามารถมองเห็นได้ หากเสียงเรียกเข้าขยายเป็น 20 kHz ในขณะที่เครื่องวิเคราะห์สุ่มตัวอย่างที่ 10 kS/s การวัดเชิงวินิจฉัยเชิงปฏิบัติบนเครื่องดังกล่าวต้องใช้อัตราต่อช่องสัญญาณที่ 50 kS/s หรือมากกว่า ซึ่งเป็นจุดที่ส่วนหน้าความเร็วสูงโดยเฉพาะเข้ามาแทนที่

สำหรับการวัดชั่วคราวประเภทนี้ ช่องสัญญาณที่รวดเร็วหนึ่งช่องมักจะมีค่ามากกว่าอาร์เรย์ที่ช้า เครื่องวิเคราะห์สัญญาณไดนามิกช่องเดียว ZTU8301C พร้อมการสุ่มตัวอย่าง 256 kHz เป็นตัวอย่างหนึ่งของแนวทางนี้

ZT-U8301C เครื่องวิเคราะห์สัญญาณไดนามิกช่องเดียว 256 kHz ด้วยการสุ่มตัวอย่าง 256 kHz และแบนด์วิดท์อะนาล็อก 100 kHz อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดนี้ให้การสุ่มตัวอย่างเกินสำหรับการลบรอยหยักและช่วงอินพุตการชาร์จสูงถึง ±10000 pC สำหรับเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก ดูผลิตภัณฑ์ →

การตั้งค่าที่เร็วที่สุดไม่ใช่การตั้งค่าที่ดีที่สุดเสมอไป การเพิ่มอัตราการสุ่มตัวอย่างเป็นสองเท่าจะเพิ่มขนาดไฟล์และโหลดการประมวลผลเป็นสองเท่า ในขณะที่แทบไม่เพิ่มข้อมูลใดๆ เมื่อสัญญาณฟิสิคัลเป็นแบบจำกัดแบนด์ จับคู่อัตรากับสเปกตรัม ไม่ใช่กับแค็ตตาล็อก

ข้อมูลจำเพาะที่มีความสำคัญพอๆ กับอัตราตัวอย่าง

เอกสารข้อมูลจำเพาะที่เต็มไปด้วยหมายเลขการสุ่มตัวอย่างสามารถซ่อนพารามิเตอร์สี่ตัวที่ควบคุมคุณภาพการวัด: อัตราต่อช่องสัญญาณ ความละเอียดของตัวแปลง ประเภทอินพุต และการซิงโครไนซ์ระหว่างช่องสัญญาณ

• อัตราต่อช่องเทียบกับปริมาณงานรวม ระบบอาจประกาศถึงปริมาณงานรวมที่สูง แต่เมื่อตัวเลขนั้นถูกแบ่งออกเป็น 32 ช่อง อัตราต่อช่องอาจต่ำกว่าข้อกำหนดในการทดสอบของคุณ ตรวจสอบอัตราตามจำนวนช่องทั้งหมดที่คุณวางแผนจะใช้เสมอ
• ความละเอียดของตัวแปลง สัญญาณการสั่นสะเทือนมักจะรวมส่วนประกอบความถี่ต่ำขนาดใหญ่เข้ากับส่วนประกอบความถี่สูงที่มีขนาดเล็กมาก ตัวแปลง 24 บิตให้ช่วงไดนามิกเพียงพอที่จะแก้ไขทั้งสองอย่างในบันทึกเดียว ตัวแปลง 16 บิตอาจฝังส่วนประกอบขนาดเล็กไว้ในสัญญาณรบกวนเชิงปริมาณ เครื่องวิเคราะห์เฉพาะส่วนใหญ่ในแค็ตตาล็อกเป็นแบบ 24 บิตด้วยเหตุผลนี้เอง
• ประเภทอินพุตและการปรับสภาพสัญญาณ การทดสอบโดยใช้มาตรความเร่งจำเป็นต้องมีการกระตุ้นด้วยกระแสคงที่ของ IEPE มาตรวัดความเร่งที่เอาท์พุตการประจุต้องใช้เครื่องขยายประจุ และการวัดทั่วไปต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเข้าธรรมดา เครื่องวิเคราะห์ที่รองรับแรงดันไฟฟ้า, IEPE และอินพุตการชาร์จช่วยลดความยุ่งยากในการกำหนดค่าใหม่ในแคมเปญทดสอบต่างๆ
• การซิงโครไนซ์ การทดสอบรูปแบบการโก่งตัวแบบโมดอลและการปฏิบัติงานขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างช่องสัญญาณ การสุ่มตัวอย่างพร้อมกันในทุกช่องจะรักษาความสัมพันธ์เหล่านั้นไว้ การสุ่มตัวอย่างแบบมัลติเพล็กซ์ตามลำดับทำให้พวกเขาเสียหาย สำหรับการทดสอบโครงสร้างขนาดใหญ่ การซิงโครไนซ์มีความสำคัญมากกว่าเมกะเฮิรตซ์พิเศษบนแผ่นข้อมูลจำเพาะ

เมื่อการสำรวจแบบโมดอลต้องการคำตอบที่ซิงโครไนซ์หลายสิบครั้ง ปัญหาคอขวดในทางปฏิบัติคือการนับจำนวนช่องสัญญาณและการจัดเวลา ไม่ใช่ความเร็วของช่องสัญญาณเดียว เครื่องวิเคราะห์สัญญาณไดนามิก ZTU8232C 32 ช่องสัญญาณสุ่มตัวอย่างที่ 128 kHz ผ่านการเชื่อมต่อ USB 2.0 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความจุหลายช่องสัญญาณและความเร็วสมจริงถูกรวมเข้าด้วยกันในหน่วยเดียวได้อย่างไร

ZT-U8232C เครื่องวิเคราะห์สัญญาณไดนามิก 32 ช่องสัญญาณ 128 kHz นำเสนอช่องทางการรับข้อมูลแบบซิงโครไนซ์ 32 ช่องพร้อมตัวแปลง A/D เฉพาะและตัวกรอง anti-alias ติดตาม เครื่องวิเคราะห์นี้รองรับการทดสอบโมดอลจำนวนช่องสัญญาณสูงผ่าน USB 2.0 ในขณะที่ยังคงการจัดตำแหน่งเวลาไว้ ดูผลิตภัณฑ์ →

การตรวจสอบห้าประการก่อนที่คุณจะเลือก DAQ ความเร็วสูง

1. กำหนดความถี่สูงสุดที่คุณต้องแก้ไข จากนั้นคูณด้วย 2.56 ตัวเลขนั้นไม่ใช่พาดหัวของโบรชัวร์ แต่เป็นอัตราตัวอย่างขั้นต่ำของคุณ
2. ตรวจสอบอัตราตัวอย่างตามจำนวนช่องที่วางแผนไว้ ไม่ใช่ที่ช่องเดียว ถามโดยเฉพาะว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับปริมาณงานเมื่อเปิดใช้งานทุกช่อง
3. จับคู่โหมดอินพุตกับเซ็นเซอร์ของคุณ: แรงดันไฟฟ้า, IEPE หรือการชาร์จ ยืนยันว่าเครื่องวิเคราะห์จ่ายการกระตุ้นเซ็นเซอร์และช่วงอินพุตนั้นเหมาะสมกับระดับสัญญาณของคุณ
4. ตรวจสอบพฤติกรรมของทริกเกอร์และจังหวะเวลาสำหรับงานชั่วคราว การบันทึกล่วงหน้า โหมดถ่ายภาพต่อเนื่อง และการประทับเวลาที่เชื่อถือได้มีความสำคัญมากกว่าตัวเลขพิเศษของอัตราตัวอย่าง
5. พิจารณาห่วงโซ่การวัดผลรวม ไม่ใช่แค่ส่วนหน้า มูลค่าของซัพพลายเออร์ที่ส่งมอบเซ็นเซอร์ ฮาร์ดแวร์การเข้าซื้อกิจการ และซอฟต์แวร์ร่วมกันสามารถประหยัดได้มากกว่าการประหยัดจากการรวมส่วนประกอบจากผู้ขายหลายรายด้วยตัวคุณเอง

สำหรับวิศวกรที่ประกอบโซ่การวัดแบบสมบูรณ์ ก โซลูชันการทดสอบแบบครบวงจร เก็บเส้นทางสัญญาณทั้งหมดไว้ภายใต้ข้อกำหนดเดียว และขจัดความเสี่ยงในการบูรณาการส่วนใหญ่ ผู้ที่ยังคงตัดสินใจเลือกระหว่างบอร์ดซื้อกิจการทั่วไปกับเครื่องวิเคราะห์ที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะสำหรับการสั่นสะเทือน จะพบความแตกต่างในทางปฏิบัติที่อธิบายไว้ในบทความก่อนหน้านี้เกี่ยวกับ เครื่องวิเคราะห์สัญญาณไดนามิกแตกต่างจากระบบเก็บข้อมูลแบบเดิมอย่างไร .

บรรทัดล่างที่ใช้งานได้จริง

การได้มาซึ่งข้อมูลความเร็วสูงไม่ใช่การแข่งขันทางอาวุธเพื่อให้ได้อัตราตัวอย่างที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เป็นแบบฝึกหัดในการจับคู่แบนด์วิธกับฟิสิกส์ กำหนดความถี่สูงสุดในการวัดของคุณ ใช้ระยะขอบ 2.56 ตรวจสอบว่าเครื่องมือที่เลือกให้อัตรานั้นในทุกช่องที่คุณต้องการใช้ และยืนยันว่าระยะอินพุตตรงกับเซ็นเซอร์ของคุณ หากเป็นไปตามเงื่อนไขดังกล่าว การบันทึกจะแสดงถึงความเป็นจริง หากไม่เป็นเช่นนั้น จะไม่มีการอัปเกรดซอฟต์แวร์ใดที่จะแก้ไขได้

การซื้อระบบที่รวดเร็วเป็นเรื่องง่าย การซื้อระบบที่มีความเร็ว ความละเอียด จำนวนช่องสัญญาณ และการซิงโครไนซ์ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อการทดสอบจริง เป็นสิ่งที่แยกแคมเปญการวัดผลที่เชื่อถือได้ออกจากเซสชันการแก้ไขข้อบกพร่องที่ยาวนาน เริ่มต้นด้วยฟิสิกส์ จากนั้นอ่านเอกสารข้อมูลจำเพาะ