iDAQとは何ですか?振動試験のためのモジュール式データ収集の実践ガイド

テストベンチの周りで時間を過ごしたことがある人なら、おそらく iDAQ という用語を聞いたことがあるでしょう。データシートに表示されることもあれば、顧客が深夜に作成した作業範囲の文書の途中に表示されることもあります。短く言えば非常に単純です。iDAQ は産業データ収集の略称であり、振動する橋、回転するモーター、チャタリングするギアボックスから物理信号を取得し、エンジニアが防御できる数値に変換するハードウェアとソフトウェアです。

この記事では、振動、騒音、ひずみ、衝撃、およびモーダル作業のためのその種のチェーンを構築するときに実際に何が重要なのか、そしてチームが構成の正誤を最も頻繁に判断する場所について説明します。

テストラボにおける iDAQ の本当の意味

マーケティング用語を取り除くと、iDAQ システムは 3 つの部分に分かれます。電源、タイミング、通信リンクを供給するホストまたはシャーシです。アナログ信号を変換およびデジタル化する 1 つまたは複数のモジュール。取得、表示、分析を処理するソフトウェア。モジュール的な側面がポイントです。決して使用しない可能性のある機能を搭載した固定の楽器の代わりに、現在必要なチャンネルを組み立て、次のプロジェクトが到着したときにさらに追加します。

この柔軟性は思っている以上に重要です。大学の研究室では、小規模なフレームの学生プロジェクト用に 4 チャネルで開始し、2 年後に本格的なブリッジ テストが行​​われるときに 32 チャネル構成に移行する場合があります。工作機械製造業者はベンチ測定から始めて、最終的に作業現場に常設の監視ポイントを設置する場合があります。どちらの場合も、取得プラットフォームは、誰もソフトウェアを再学習することなく、移行後も存続する必要があります。

私たちはその考えに基づいて独自の作業を組織しており、部品番号の前に測定要件が記載されているのはそのためです。全体像を知りたい場合は、私たちのアプローチ方法を見ればわかります。 システムレベルのテストソリューション .

すべての iDAQ セットアップの背後にある測定チェーン

すべての信頼できる取得システムは同じシーケンスに基づいています。何かが構造を励起し、トランスデューサーが機械的応答を電気信号に変換し、入力ステージがその信号を準備し、コンバーターがそれをサンプリングし、ソフトウェアが結果を理解します。チェーンのどこかに弱さがあると、後で誤解を招くスペクトル、位相エラー、または 0.9 を超えることを拒否するコヒーレンス プロットとして現れます。

センサーが天井を設定する

トランスデューサーが捕捉しなかった信号は、どれほど賢明な処理を行っても回復できません。加速度計は依然として振動作業の主力製品であり、2 つの主要なファミリは異なる動作をします。充電タイプは高温と過酷な環境に耐えますが、IEPE タイプは電子機器を統合し、ケーブル配線を簡素化します。測定点が小さい、狭い、回転している場合には、小型の 3 軸加速度計が適しています。力センサーと圧力トランスデューサーはモーダルテストの励起側をカバーし、音響コンデンサーマイクは同じチェーンを騒音測定に拡張します。

振動測定用IEPE加速度計 カテゴリ ページには、振動測定用の 3 つの IEPE 加速度計アイテムがグループ化されていますが、ここには具体的なモデルや仕様は示されていません。 製品を見る→

コンディショニングとデジタル化

入力タイプは仕様の勝敗を左右します。汎用電圧入力は、すでに調整済みの信号を処理します。 IEPE 入力は、加速度計とマイクに必要な定電流を供給します。充電入力は、電子機器が組み込まれていないトランスデューサーに供給されます。多くの実用的な機器は 3 つすべてに対応しているため、研究室が 30 年間にわたるプロジェクトからセンサーを引き継いでいる場合には便利です。解像度とサンプリング レートは入力タイプと並行しています。動的作業では 24 ビット コンバータが標準となっており、数 kHz から数百 kHz のサンプル レートで地震監視から衝撃試験まですべてをカバーします。

持ち運び可能な作業や教育ラボの場合、多くの場合、ラップトップ バッグに収まるコンパクトな USB 機器が最適です。 IEPE と電圧入力を備えた 8 チャンネル ユニットは、廊下でラックを運ぶ必要がなく、ほとんどのベンチワークを処理できます。

ZT-U8208I USB2.0 ダイナミック シグナル アナライザ、8 チャンネル 24 ビット IEPE および電圧入力を備えたコンパクトな 8 チャンネル USB アナライザは、ポータブル ベンチワーク、小規模モーダル テスト、およびマルチポイント音響測定に適しています。 製品を見る→

ソフトウェアがチャネルを結論に変える

実際的な問題のほとんどは、取得ソフトウェアにあります。マニュアルを必要としないチャネル設定、テスト実行中に信頼できるライブスペクトル、分析ツールにきれいにドロップされるエクスポートが必要です。そこから、モーダルパッケージがモード形状と減衰を推定し、注文追跡が速度依存の動作を追跡し、監視プラットフォームが変化の兆候がないかトレンドデータを監視します。汎用レコーダーと専用ダイナミック シグナル アナライザーの違いは、購入前に理解しておく価値があります。この比較では、その比較について詳しく説明します。 ダイナミックシグナルアナライザーに関する注意事項 .

チャンネル数、サンプリングレート、インターフェースオプション

iDAQ システムのコストのほとんどは 3 つの決定によって決まりますが、それらは互いに独立していません。以下の表は、インターフェイス ファミリが通常、チャネル数と動作状況にどのように対応するかをまとめたものです。

ネットワークベースの機器は、取得ポイントがオペレータから遠く離れた場所、つまりシェーカー テーブル上、地上 40 メートルの橋のデッキ上、またはラップトップが存在しないようなキャビネット内に設置されている場合に、その利益を得ることができます。ギガビット リンクは、フレームをドロップすることなくマルチチャネル ストリーミングを処理します。これは、テスト ウィンドウが短く、構造が高価な場合にまさに必要な特性です。

ZT-G8204C 低ノイズ 4 チャンネル ダイナミック シグナル アナライザ 24 ビット IEPE、電圧、電荷入力を備えた 4 チャンネル ギガビット イーサネット アナライザで、リモートの振動、ノイズ、モーダル テストに使用できます。 製品を見る→

チャンネル数はもう一度見直してみる価値があります。 32 チャンネルは、完全な構造のモーダル調査では優れていますが、1 つのブラケットをチェックする場合はコストがかかりすぎます。合理的な習慣としては、最初の購入を次の 18 か月の作業に照らし合わせて検討し、その後、同じ製品ファミリーがソフトウェアの変更や 1 週間の再トレーニングなしで成長することを確認することです。

iDAQ システムを指定する前の実際的な質問

1. 本当に解決する必要がある最高周波数はどれですか?また、サンプリング レートにはアンチエイリアシング フィルターに十分なヘッドルームが残されていますか?
2. 同じテストで共存する必要がある入力タイプは、電圧、IEPE、電荷、または 3 つすべてですか?
3. 同時に実行されるチャネルはいくつありますか?また、ハードウェアはすべてのチャネルで真の同期サンプリングを保証しますか?
4. 機器は物理的にどこに設置されますか? また、センサーは最も近い電源およびネットワーク ポイントからどのくらい離れた位置にありますか?
5. 校正間隔はどのようなものですか?また、チェーンを工場に返送せずにチェーンを検証できますか?
6. どのソフトウェアが毎日使用されますか?また、チームがすでに使用しているファイル形式を開くことができますか?

これら 6 つの質問に答えるには 20 分かかりますが、多くの場合、後で数週間のやり取りを節約できます。また、各ベンダーが異なる質問を提示するのではなく、同じ質問に回答するため、見積もりの​​比較が容易になります。

適切に適合したシステムを評価するアプリケーション

以下の業界は、当社の製品範囲を中心に構築されている業界です。物理的性質は次から次へと変化しますが、チャネル要件、ケーブルの長さ、およびキャリブレーションの習慣は、人々が予想するよりもはるかに少ない変化です。

• 土木工学および橋梁: モーダル試験、周囲振動調査、構造モニタリング。
• 航空宇宙: 地面振動試験、コンポーネントの認定、衝撃応答。
• エネルギーと電力: 回転機械の診断、タービンと発電機の監視。
• 鉄道、道路、輸送: 車両の乗り心地、線路の振動、騒音の測定。
• 船舶および船舶: 船体および機械の振動、空気伝播騒音の調査。
• 工作機械と機械工学: 動的剛性、びびり解析、スピンドル診断。
• 石油化学: ポンプ、コンプレッサー、配管の振動。
• 教育と研究: 教育研究室、学生プロジェクト、長期にわたる実験プラットフォーム。

これらの設定のほとんどでは、測定自体は難しい部分ではありません。難しいのは、同じアセットに対して、何ヶ月も離れて一貫して繰り返し、それでも結果を認識することです。

キャリブレーションによりチェーンを正直に保つ

チェーンは、その最も弱い参照によってのみ優れています。ポータブル振動校正器を使用すると、残念な結果が得られた後ではなく、テスト前に加速度計とそのケーブル配線を現場でチェックできます。独自の基準標準を維持している研究室の場合、校正チェッカー システムは、毎日使用される機器とその背後にある追跡可能な標準との間のループを閉じます。

地味な作品です。これは、センサーや構造が変更されたのかと誰かが尋ねたときに、9 月に行われた測定値が翌年も擁護できる理由でもあります。

1 つのチームでチェーン全体を構築

4 つのベンダーから調達された部品から調達システムを構築するという議論があります。これは理論的には良い議論ですが、実際には面倒な議論です。特に、テストの前夜に 1 つのチャネルがドロップアウトし、最初の作業が誰のサポート ラインに電話するかを検討することになります。センサー、取得ハードウェア、励起装置、校正ツール、分析ソフトウェアを 1 つのチームから購入することで、責任が 1 か所に集中します。

私たちは何年も揚州でこの種の仕事をしてきましたが、私たち自身の歴史はごく平凡です。エンジニアは加速度計とアナライザーがなぜ一致しないのかを説明するのにうんざりし、最終的には両方を作ることに決めました。新しいシステムの範囲を検討している場合、または目的を超えたシステムを交換している場合、最も早い方法は通常、部品番号ではなく測定についての短い会話です。何を証明する必要があるかを説明すると、構成はそれに従う傾向があります。