Medindo choque e vibração com sensores de acelerômetro

Introdução

Como seres humanos que cresceram andando de bicicleta e empurrando brinquedos pelo chão, entendemos inerentemente a aceleração de um objeto devido a uma força externa. Os dados de vibração e seus parâmetros derivados, como aceleração, choque e deslocamento, são extremamente importantes em muitas aplicações.

O que é vibração?

A vibração pode ser considerada a oscilação ou movimento repetitivo de um objeto em torno de uma posição de equilíbrio, onde a força que atua sobre ele é zero.

A vibração geralmente ocorre devido aos efeitos dinâmicos das tolerâncias de fabricação, folgas, contato de rolamento e atrito entre as peças da máquina e forças desequilibradas em membros rotativos e alternativos. Freqüentemente, pequenas vibrações insignificantes podem excitar as frequências ressonantes de algumas outras partes estruturais e ser amplificadas em grandes fontes de vibração e ruído. É por isso que monitorar a vibração é tão importante.

O corpo vibratório descreve um movimento oscilante em torno de uma posição de referência. O número de vezes que um ciclo completo de movimento ocorre durante o período de um segundo é chamado de frequência e é medido em hertz (Hz).

O movimento pode consistir em um único componente ocorrendo em uma única frequência, como em um diapasão, ou em vários componentes ocorrendo em diferentes frequências simultaneamente, como por exemplo, com o movimento do pistão de um motor de combustão interna.

Na foto abaixo podemos ver o movimento de um diapasão. Um diapasão é um ressonador acústico na forma de um diapasão. Ele ressoa em um tom constante específico quando definido para vibrar, batendo contra uma superfície ou com um objeto e emite um tom musical puro.

O que é um acelerômetro?

Um acelerômetro é um dispositivo que mede a aceleração. O acelerômetro típico age como uma massa amortecida que foi montada em uma mola. Quando exposta à aceleração, essa massa se move. Este deslocamento é medido e convertido em unidades úteis.

Os acelerômetros podem ser usados para medir:

• Vibração: diz-se que um objeto vibra quando executa um movimento oscilatório em torno de uma posição da posição de equilíbrio. A vibração é encontrada nos ambientes de transporte e aeroespacial ou simulada por um sistema de agitação.

• Choque: uma excitação transitória repentina de uma estrutura que geralmente excita as ressonâncias da estrutura.

• Movimento: o movimento é um evento de movimento lento, como o movimento de um braço robótico ou uma medição de suspensão automotiva.

• Sísmica: é mais um movimento ou uma vibração de baixa frequência. Esta medição geralmente requer um acelerômetro especializado de alta resolução e baixo ruído.

• Força

• Inclinação

Podemos derivar vários valores importantes da aceleração. Por exemplo, se sabemos a massa (m) de um objeto, podemos multiplicar isso por sua aceleração (a) e, assim, derivar a força (F):

Tipos de acelerômetros

Embora existam muitos tipos de acelerômetros, utilizando diferentes técnicas e com especificações e aplicações muito diferentes entre outros fatores, podemos dividir esses sensores em duas grandes categorias com base em se eles podem medir a aceleração estática ou não:

• Acelerômetros AC: Acelerômetros de carga e IEPE,

• Acelerômetros DC: Acelerômetros capacitivos, piezoresistivos e MEMS.

Acelerômetros AC

Por definição, esses sensores são usados ​​para medir eventos dinâmicos. Em outras palavras, eles não podem medir DC ou aceleração estática, mas só podem medir mudanças na aceleração.

A vibração é normalmente um sinal de alta frequência, exigindo um sistema DAQ de alta velocidade. É por isso que um registrador de dados de velocidade relativamente baixa não é usado para essas medições. Existem diferentes tecnologias usadas nesses sensores, cada uma adequada exclusivamente para uma aplicação e ambiente.

Acelerômetros piezoelétricos tiram proveito do efeito piezoelétrico descoberto por Pierre e Jacques Curie em 1880. Eles observaram que certos materiais, especialmente cristais e cerâmica, gerariam uma carga ou voltagem em resposta ao estresse. Eles também viram que essa resposta era linear em relação ao estresse aplicado. A palavra "piezo" vem da palavra grega "piezein", que significa "apertar".

Existem dois tipos populares de sensores de acelerômetro AC disponíveis hoje:

• Sensores de acelerômetro de carga

• Sensores de acelerômetro IEPE

Acelerômetros DC (e AC)

O importante é que os acelerômetros DC podem medir com precisão a aceleração estática (DC). Também é importante observar que os acelerômetros DC também podem medir a vibração dinâmica (AC), mas normalmente não têm uma grande largura de banda de acelerômetros AC. Acelerômetros AC foram especialmente projetados para aplicações de medição dinâmica.

Acelerômetros dinâmicos (AC) não podem medir a aceleração DC na maioria dos casos. Mas alguns deles têm uma constante de tempo configurável que permite que a aceleração DC seja medida por um curto período de tempo.

Existem vários tipos populares de acelerômetros DC disponíveis hoje:

• Acelerômetros capacitivos

• Acelerômetros piezoresistivos

• Acelerômetros MEMS

Observe que MEMS pode se referir a tecnologias de sensores capacitivos ou piezoresistivos internos. Mas é importante listá-los aqui porque são referidos como um tipo de sensor no mercado.

Vejamos cada um desses tipos de acelerômetros CA e CC em detalhes.

Acelerômetro de carga

No sensor de carga clássico, o estresse causado pela aceleração no eixo de deslocamento gera uma corrente de íons carregados que varia em intensidade de acordo com a quantidade de aceleração. Dentro do sensor, uma peça de material piezoelétrico (normalmente quartzo ou cerâmica piezoelétrica) é posicionada ao lado de uma massa fixa. Quando o invólucro do sensor é submetido à aceleração ao longo do eixo de medição, a tensão ou efeito de “compressão” da massa sobre o material piezoelétrico induz uma saída de carga do material. Essa carga elétrica pode ser medida com um sistema DAQ.

Os sensores de carga têm uma saída de alta impedância que requer um condicionador de sinal de modo de carga especial, como o amplificador de carga SIRIUS CHG da Dewesoft.

Acelerômetros do tipo carga têm largura de banda extremamente alta, faixa dinâmica e faixas de operação de temperatura muito amplas.

Os sensores de carga requerem cabeamento especial de baixo ruído porque os sinais de carga de alta impedância são altamente suscetíveis a interferências RF (radiofrequência) e EM (eletromagnética). Cabos móveis induzem ruído ao sinal, portanto, muito cuidado deve ser tomado no roteamento dos cabos (mesmo a pequena pressão das abraçadeiras pode induzir ruído).

Prós e contras do sensor de carga

Prós

• Nenhuma fonte de alimentação é necessária.

• A faixa de temperatura de operação mais durável e ampla devido ao seu design simples.

• Sem ruído, resolução mais alta.

• Excelentes características dinâmicas.

• Saída extremamente linear.

• Capaz de resistir a ambientes de alta temperatura (acima de 500 ° C).

• Faixa de amplitude de choque muito alta.

• É possível um projeto de sensor menor.

Contras

• Eles exigem um condicionador de sinal relativamente caro.

• Susceptível a ruído, os comprimentos dos cabos devem ser curtos (<10m).

• São necessários cabos de baixo ruído, que são caros.

• Limitado a aplicações de medição dinâmicas e quase estáticas.

• Ele não pode medir a aceleração estática.

Aplicativos comuns de acelerômetro de carga

• Teste automotivo

• Testes aeroespaciais e de defesa

• Aplicativos de alta largura de banda

• Teste de queda

• Teste de queda livre

• Monitoramento baseado em condição

• Aplicações de alta temperatura

Sensores de acelerômetro IEPE

Para contornar esse problema de cabeamento e ruído, os engenheiros descobriram como integrar um minúsculo amplificador na própria caixa do sensor. Este amplificador converte a saída de alta impedância em uma de impedância mais baixa, que é mais fácil de enviar com cabos de menor custo e comprimento mais longo.

Também reduz drasticamente sua suscetibilidade a interferências RF e EM. Esses sensores são chamados de sensores IEPE, referindo-se ao fato de que possuem componentes eletrônicos integrados. A sigla significa "Eletrônica Integrada, PiezoElectric".

Dentro do sensor, uma peça de material piezoelétrico (normalmente quartzo ou cerâmica piezoelétrica) é posicionada ao lado de uma massa fixa. Quando o invólucro do sensor é submetido à aceleração ao longo do eixo de medição, a tensão ou efeito de “compressão” da massa sobre o material piezoelétrico induz uma saída de carga do material, que pode ser medida. Esta parte é exatamente igual a um sensor de carga - a diferença é que o sensor IEPE inclui adicionalmente um amplificador de sinal.

Deve-se observar que a empresa PCB Piezotronics também se refere a esses sensores usando seu acrônimo proprietário ICP®, que eles definem como "Circuito Integrado, Piezoelétrico". (ICP® é uma marca registrada do PCB Group, Inc.). Usaremos o acrônimo padrão da indústria IEPE em respeito à propriedade intelectual do Grupo PCB.

Ao contrário dos sensores de carga, que não requerem alimentação externa, o minúsculo amplificador integrado dentro desses sensores IEPE deve ser alimentado. Além disso, a mera presença do amplificador dentro do sensor adiciona uma pequena quantidade de massa, mas mais importante, reduz drasticamente a faixa de temperatura operacional do sensor. A energia do sensor deve ser fornecida por um condicionador de sinal IEPE externo, que cria uma fonte de corrente constante na linha de sinal.

Como os sensores IEPE são feitos para medir aceleração dinâmica e não estática, esta tensão de alimentação CC não tem efeito nas leituras. Um condicionador de sinal feito para sensores IEPE é normalmente mais barato do que aqueles feitos para sensores CHARGE. É basicamente um condicionador de tensão que pode fornecer uma excitação de corrente constante selecionável para alimentar o sensor.

Prós e contras do sensor IEPE

Prós

• Sensibilidade fixa, independentemente do comprimento e da qualidade do cabo.

• Um sinal de saída mais alto significa menos ruído.

• Cabos mais longos não são problema.

• Requer um condicionador de sinal IEPE mais barato no sistema de medição.

• Excelente resposta dinâmica.

• A saída de baixa impedância pode ser transmitida por cabos longos.

• Resiste a melhores condições adversas, como sujeira e umidade.

• Função de autoteste intrínseca.

Contras

• Excitação de corrente constante necessária (reduz as horas de operação da bateria).

• A faixa superior de temperatura de operação é limitada a aproximadamente 120° C.

• Ele não pode medir sinais estáticos.

• Fonte de ruído inerente.

Aplicações comuns de acelerômetro IEPE

• Teste automotivo

• Testes aeroespaciais e de defesa

• Aplicativos de alta largura de banda

• Teste de queda

• Teste de queda livre

• Monitoramento baseado em condição

Acelerômetros capacitivos

Acelerômetros capacitivos geralmente fornecem desempenho superior na faixa de baixa frequência. Dentro da caixa do sensor, dois capacitores de placa paralela são operados no modo diferencial. Dois capacitores de valor fixo adicionais são conectados e todos os quatro são conectados como uma ponte completa.

Essas estruturas, dispostas em estreita proximidade dentro do invólucro do sensor, geram pequenas capacitâncias nas lacunas entre elas quando sujeitas à aceleração. A saída do circuito em ponte varia linearmente com essa mudança na capacitância.

A precisão desse sensor é melhorada pelo uso de estruturas dentais em “pente” intercaladas para detectar a capacitância. Eles podem ser organizados de várias maneiras. Esses sensores podem, portanto, medir a aceleração dinâmica (AC) e estática (DC).

Prós e contras do sensor capacitivo

Prós

• Ele pode medir a aceleração CA e CC.

• Pode ser feito muito pequeno e barato (com uma precisão um pouco limitada).

Contras

• Falta de alta largura de banda de carga piezoelétrica e sensores IEPE.

• Falta de choque operacional elevado e faixa de temperatura dos sensores de carga em particular.

Aplicações comuns de acelerômetro capacitivo

Os acelerômetros capacitivos podem ser feitos muito pequenos e baratos e, portanto, são usados em muitas aplicações comerciais e de consumo. Alguns deles incluem:

• Telefones celulares, para orientar a tela “para cima” para o usuário, desaceleração ou aceleração repentina (detecção de colisão)

• Automóveis para a implantação de airbags,

• Detecção de atitude de controladores de videogame,

• Drones

• E muitos mais aplicativos

Acelerômetros piezoresistivos

Outra tecnologia popular para acelerômetros DC é baseada na piezoresistência. Em vez de usar elementos de cristal ou cerâmica como nos sensores piezoelétricos, os acelerômetros de piezoresistência usam medidores de tensão para detectar a aceleração. Isso resulta em um sensor que pode medir a aceleração estática (DC) e dinâmica (AC) de até cerca de 6 a 8 kHz. O amortecimento interno da massa é feito de fluido ou gás.

A saída do acelerômetro piezoresistivo típico é diferencial, o que é bom em termos de desempenho de ruído. Um condicionador de sinal de strain gage de boa qualidade é frequentemente necessário, como o tipo SIRIUS STG. Alguns desses sensores são projetados para funcionar bem em aplicações de alto choque e podem medir mais de 10.000 g.

Prós e contras do acelerômetro piezoresistivo

Prós:

• Adequado para aplicações de velocidade e deslocamento porque suas saídas DC evitam a integração e erros de integração dupla melhor do que os sensores de saída AC.

• Ele pode medir até 0 Hz).

• Ele pode medir um ângulo estático.

• Saída diferencial.

Contras:

• Não é muito apropriado para aplicações dinâmicas.

• Range de temperatura limitado devido à eletrônica interna.

• Banda de Frequência limitada à baixa freqüência em KHz.

Aplicações comuns de acelerômetro piezoresistivo

• Teste automotivo

• Testes aeroespaciais e de defesa

• Medições de choque elevado

• Medições não dinâmicas de choque e vibração de todos os tipos

Acelerômetros MEMS

Além dos acelerômetros mecânicos mencionados acima, também existem sensores eletromecânicos (também conhecidos como MEMS) disponíveis. Como os sensores CHARGE e IEPE normalmente começam a medir em 0,3 Hz a 10 Hz, eles não podem fazer medições estáticas ou de frequência muito baixa. O sensor Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) é uma ótima solução.

Os acelerômetros MEMS estão disponíveis nas versões de um e três eixos.

Prós e contras do acelerômetro MEMS

Prós:

• Ideal para medições estáticas / de baixa frequência (pode medir até 0 Hz).

• Ele pode medir um ângulo estático.

Contras:

• Faixa de operação de temperatura limitada devido aos componentes eletrônicos internos.

• Largura de banda superior limitada à faixa de kHz baixa.

• Faixa de amplitude limitada a 400 g.

Aplicativos comuns de acelerômetro MEMS

• Trabalho sísmico

• Monitoramento estrutural

• Sistemas de posicionamento giroscópico

• Teste automotivo

• Teste de airbag

Tabela de comparação de tipo de acelerômetro

Principais considerações relacionadas à escolha do sensor do acelerômetro

Existe uma grande variedade de sensores projetados para medir vibração e choque. As perguntas mais importantes que você deve se perguntar ao escolher um sensor são:

• Isolamento do solo

• Sensibilidade

• Faixa de baixa frequência

• Largura de banda

• Faixa de amplitude

• Nível de ruído residual

• Faixa de temperatura

• Peso

• Loops de solo

• Ruído de cabo

• Compatibilidade TEDS

Isolamento do Solo

Muito importante quando o objeto em teste é condutor e com potencial de terra. Uma diferença nos níveis de tensão de aterramento entre a instrumentação e o acelerômetro pode causar um loop de aterramento, resultando em leituras de dados incorretas.

Sensibilidade

Idealmente, gostaríamos de um nível de saída alto, mas a alta sensibilidade normalmente requer um sensor relativamente grande e pesado. Felizmente, este não é um problema crítico porque os modernos pré-amplificadores Dewesoft são projetados para lidar com sinais de baixo nível.

Faixa de baixa frequência

O sensor deve ter um corte passa-altas mais baixo do que as frequências que você deseja medir. Por exemplo, o teste em uma fábrica de papel com frequências de 1 a 5 Hz significa que você precisa de um sensor com largura de banda de 0,3 Hz (ou inferior). Para essas aplicações, carga ou IEPE são os mais adequados. Se você precisar medir a aceleração estática, será necessária uma tecnologia de sensor diferente, como capacitiva ou MEMS.

Largura de banda (faixa de frequência)

Esta é a largura de banda (superior) do sensor. Acelerômetros de pequena massa podem fornecer uma frequência ressonante de até 180 kHz, mas para acelerômetros de uso geral um pouco maiores e com saída mais alta, frequências ressonantes de 20 a 30 kHz são típicas.

Faixa de Amplitude

Os sensores de carga fornecem faixas de grande amplitude (sensores de choque especialmente projetados podem ter uma faixa de amplitude superior a 100.000 g!), Mas os sensores IEPE também são bastante elevados (até 1000 g). Os sensores MEMS geralmente têm um alcance muito limitado (até algumas centenas de g). Para a maioria das aplicações, os sensores IEPE são bons, enquanto para níveis de alta amplitude os sensores de carga são melhores.

Nível de ruído residual

Isso define o nível de amplitude mais baixo que o sensor pode medir. Devemos escolher um sensor com a faixa de medição ideal porque os sensores com uma faixa mais alta também terão um nível de ruído mais alto.

Os sensores IEPE possuem uma faixa dinâmica muito alta. Os sensores de carga são semelhantes, mas precisamos considerar que o ruído pode ser facilmente gerado no cabo. Sensores capacitivos e MEMS fornecem uma faixa menos dinâmica.

Faixa de Temperatura

Todos os sensores, que incluem eletrônicos, têm uma faixa limitada de alta temperatura, de até 130 ° C. A faixa de temperatura dos sensores de carga é muito mais alta - mesmo até 500 ° C. Observe, no entanto, que isso também requer uma alta temperatura cabo.

Todos os materiais piezoelétricos dependem da temperatura, de modo que qualquer mudança na temperatura ambiente resultará em uma mudança na sensibilidade do acelerômetro. Os acelerômetros piezoelétricos também exibem uma saída variável quando sujeitos a pequenas flutuações de temperatura, chamadas transientes de temperatura, no ambiente de medição. Normalmente, isso é um problema apenas quando vibrações de nível muito baixo ou de baixa frequência estão sendo medidas. Acelerômetros modernos do tipo cisalhamento têm uma sensibilidade muito baixa a transientes de temperatura. Quando os acelerômetros devem ser fixados em superfícies com temperaturas superiores a 250 ° C, um dissipador de calor e um lavador de mica podem ser inseridos entre a base e a superfície de medição. Com temperaturas de superfície de 350 a 400 ° C, a base do acelerômetro pode ser mantida abaixo de 250 ° C por este método. Uma corrente de resfriamento do ar pode fornecer assistência adicional.

A faixa de temperatura do sensor MEMS é limitada por componentes eletrônicos internos (de -40 ° C a 125 ° C).

Peso

No teste modal, o peso pode ser um grande fator devido ao efeito do carregamento de massa. (Qualquer massa que adicionarmos à estrutura muda seu comportamento dinâmico.) Como regra geral, a massa do sensor não deve ser superior a um décimo da massa dinâmica da parte vibratória na qual está montado.

E também há outras considerações. como ruído do cabo, faixa de temperatura, vibrações transversais, etc. Livros didáticos inteiros foram escritos sobre esse assunto, incluindo a montagem desses sensores, que é fundamental para obter bons resultados. O importante é saber que o hardware e o software Dewesoft foram projetados desde o início para ajudá-lo a obter os melhores resultados possíveis de seus testes de vibração / aceleração.

Existem muitos tipos de sensores e muitos modelos dentro de cada tipo dos fabricantes que os fabricam. Mas vamos nos concentrar nos principais tipos que são usados no grande número de aplicativos ao redor do mundo nesta seção.

Loops de terra

As correntes de loop de terra podem fluir na blindagem dos cabos do acelerômetro porque o acelerômetro e o equipamento de medição são aterrados separadamente. O loop de aterramento é interrompido usando um sensor isolado, um amplificador isolado ou isolando eletricamente a base do acelerômetro da superfície de montagem por meio de um pino de isolamento.

Ruído do cabo

O ruído do cabo é principalmente o problema dos acelerômetros piezoelétricos por causa da alta impedância de saída. Esses distúrbios podem resultar de ruído triboelétrico ou ruído eletromagnético. O ruído triboelétrico é freqüentemente induzido no cabo do acelerômetro pelo movimento mecânico do próprio cabo. Ele se origina da capacidade local e mudanças de carga devido à flexão dinâmica, compressão e tensão das camadas que constituem o cabo. Este problema é evitado usando um cabo de acelerômetro grafitado adequado e prendendo ou colando-o o mais próximo possível do acelerômetro.

O ruído eletromagnético é frequentemente induzido no cabo do acelerômetro quando ele é colocado nas proximidades de máquinas em funcionamento.

Compatibilidade TEDS

Alguns sensores possuem um chip TEDS dentro deles que permite que sejam identificados eletronicamente por um instrumento de aquisição de dados compatível. TEDS (Transducer Electronic Data Sheet) é uma interface padrão de acordo com IEEE 1451 e IEEE 1588. Ela armazena informações importantes sobre o dispositivo.

Com condicionadores de sinal Dewesoft compatíveis e software Dewesoft X, um sensor TEDS se comporta de forma “plug and play”. O condicionador de sinal lê as informações sobre o sensor e configura automaticamente o ganho adequado, escala, unidades de engenharia e outras configurações do sensor.

Os engenheiros que usam muitos sensores consideram a tecnologia TEDS uma grande economia de tempo ao configurar um teste em grande escala. A automação TEDS também pode prevenir o erro humano.

Saiba mais sobre sensores TEDS e tecnologia TEDS:

O que é a tecnologia de sensor TEDS IEEE 1451.4?Saiba o que é a tecnologia de sensores TEDS (IEEE 1451.4), como funciona. e como os sistemas de aquisição de dados da Dewesoft usam TEDS para conexão perfeita do sensor.

Como montar acelerômetros

Os sensores podem ser montados de diferentes maneiras. A largura de banda do sensor é especialmente sensível à maneira como é montado. O método de montagem de um acelerômetro no ponto de medição é um dos fatores mais críticos na obtenção de resultados precisos de medições práticas de vibração. A montagem desleixada resulta em uma redução na frequência ressonante montada, o que pode limitar severamente a faixa de frequência útil do acelerômetro.

• Stud: é melhor fazer um orifício no corpo de prova e fixar o sensor à superfície com um parafuso. Isso não deve afetar nenhuma propriedade do sensor. Obviamente, em alguns casos, um cliente pode não ficar particularmente entusiasmado em fazer isso, por exemplo, com seu novo protótipo de asa de avião.

• Adesivo: outro tipo de montagem, que não afeta tanto a largura de banda, é uma fita adesiva dupla-face fina ou cera de abelha (isso é limitado em sua faixa de temperatura).

• Ímã: uma técnica de montagem amplamente usada para diagnósticos de máquinas é montar o sensor em um ímã. Isso ainda produzirá uma boa largura de banda, mas é claro, a superfície deve ser ferromagnética (não de alumínio ou plástico). Em sensores onde podemos usar o clipe de montagem, podemos colar o clipe de frente e, em seguida, apenas prender o próprio sensor.

Uma solução rápida e suja também é segurar o sensor com a mão em uma haste. Isso é útil para alguns lugares de difícil acesso, mas a largura de banda será reduzida para 1 - 2 kHz.

O acelerômetro deve ser montado de forma que a direção de medição desejada coincida com seu eixo de sensibilidade principal. Os acelerômetros também são ligeiramente sensíveis a vibrações na direção transversal, mas isso normalmente pode ser ignorado, pois a sensibilidade transversal é normalmente inferior a 1% da sensibilidade do eixo principal.

Um gráfico abaixo mostra a redução da largura de banda de diferentes métodos de montagem:

Aplicativos de análise de acelerômetro e vibração

Algumas das principais aplicações de medição de vibração de acelerômetros são mencionadas nas seções anteriores. Aqui está um breve resumo, além de algumas informações adicionais.

* Dentro de sua largura de banda

Abaixo estão apenas algumas das aplicações típicas de análise de vibração para as quais os acelerômetros são usados.

Análise de Ordem

A análise de Ordem é uma ferramenta para determinar a condição operacional das máquinas rotativas, como ressonâncias, pontos de operação estáveis, determinando a causa das vibrações.

A solução de análise de Ordem Dewesoft oferece muitos recursos analíticos poderosos:

• Medição simultânea de tempo, frequência e domínio de ordem. Isso é possível devido à alta taxa de amostragem do sistema e técnicas avançadas de reamostragem sem alias.

• Suporte para sensor de ângulo. Todos os sensores de ângulo como tacômetro, encoders, dente de engrenagem, dente de engrenagem com dentes ausentes ou duplos, sensores ópticos e outros são suportados para determinar perfeitamente o ângulo e a velocidade de rotação com resolução de 10 nanossegundos usando a tecnologia patenteada SuperCounter®

• Visualização avançada. Conforme mostrado na captura de tela acima, os gráficos 3D de frequência e ordem são uma ótima ferramenta para determinar a integridade da máquina. Os gráficos de Nyquist, Bode e Campbell estão disponíveis para apresentação de dados. A análise de órbita com uma visualização bruta ou de ordem é ideal para análise de turbomáquinas.

• Matemática avançada. Qualquer ordem e harmônicos no domínio do tempo podem ser facilmente extraídos com amplitude e fase, disponível versus rotação ou tempo nos modos de aceleração (run up) ou desaceleração (coast down).

• Cálculos em tempo real:a solução de análise de ordem fornece aquisição, armazenamento, visualização e cálculo de dados em tempo real em canais de entrada ilimitados. Vários tipos de máquinas rotativas podem ser observados e analisados ​​ao mesmo tempo.

Saber mais

Análise de ordem

Solução de análise de espectro de resposta a choque (SRS)

Os pulsos de choque mecânico são frequentemente analisados em termos de seu espectro de resposta ao choque (SRS). O SRS assume que o pulso de choque é aplicado como uma entrada básica a uma série de sistemas independentes de grau de liberdade (SDOF). O sistema SDOF assume que cada sistema tem sua própria frequência natural.

• Suporte aos padrões ISO: O espectro de resposta ao choque é calculado de acordo com o padrão ISO 18431-4 para repetibilidade e conformidade.

• Configuração rápida: a interface TEDS identifica e configura sensores automaticamente, economizando tempo e eliminando erros humanos.

• Faixa de frequência selecionável: Faixa de cálculo livremente definível para o espectro de frequência.

• Fator de qualidade de amortecimento: A seleção da taxa de amortecimento ou fator de qualidade pode ser atualizada também no modo off-line, para que os engenheiros possam aplicar diferentes fatores ao mesmo conjunto de dados para fins de comparação.

• Matemática avançada: Parâmetros relevantes, como composto / maximax, primário, residual, etc. são calculados em tempo real. Os resultados no espectro do domínio da frequência podem ser mostrados como aceleração, velocidade ou deslocamento.

• Exportação de dados: os dados registrados e os parâmetros calculados podem ser exportados em vários formatos de dados padrão, incluindo Matlab®, Excel®, Diadem®, FlexPro®, UFF (Universal File Format) e outros.

Saber mais:

Espectro de Resposta ao Choque

Teste de redução de seno - processamento de seno com sinal COLA

A redução de seno ou teste de processamento de seno integra e sincroniza o sistema de aquisição de dados perfeitamente com o sinal COLA (Constant Output Level Amplitude) de um vibrador. Isso permite ao engenheiro realizar uma avaliação profunda das propriedades estruturais de um grande número de canais em tempo real.

• Análise em tempo real. Cálculos em tempo real de Pico, RMS, fase, THD em pontos de resposta e obter funções de transferência entre pontos de referência e resposta em toda a estrutura simultaneamente.

• Contagem de canais ilimitada. O processamento senoidal pode ser executado em um número ilimitado de canais, ao mesmo tempo em que mantém todos os recursos em tempo real.

• Cálculos poderosos. Você pode executar a análise da oitava verdadeira em paralelo com o processamento de seno e FFTs simultaneamente em todos os canais, em tempo real. Funções matemáticas adicionais podem ser adicionadas a partir da extensa biblioteca matemática incorporada ao software.

• Animação online e offline. A qualidade do resultado do teste pode ser determinada pela animação da estrutura em todas as três direções com diferentes projeções durante (e após) a medição.

• Fácil configuração. A tecnologia TEDS detecta e configura sensores automaticamente no software. Simplesmente atribua os canais à sua localização e comece a medir rapidamente.

• Opções de armazenamento avançadas. O armazenamento automático pode ser configurado com condições de disparo, eliminando o erro humano e garantindo resultados de teste consistentes em protótipos caros e estruturas exclusivas.

• Diferentes modos de detecção de frequência. Além do conhecido método de detecção de frequência de cruzamento zero, Dewesoft suporta a transformada de Hilbert, permitindo uma leitura superior de frequência que resulta em dados mais suaves e contínuos.

• Exportação e relatórios fáceis de dados. Os dados podem ser exportados para formatos padrão como UNV e Excel® para fins de relatório.

Aprender mais sobre:

Teste de redução senoidal

Teste estrutural de foguete usando processamento senoidalO instituto espacial brasileiro DCTA está usando a solução de processamento senoidal da Dewesoft para realizar o teste dinâmico estrutural do nariz do foguete. Leia o estudo de caso para saber mais.

Análise de oitava

A análise de oitava é uma ferramenta indispensável para medição de ruído, bem como manutenção preditiva e monitoramento devido ao seu eixo de frequência logarítmica. Nesse caso, os microfones são usados para capturar o som. É mencionado aqui porque a análise de oitavas é frequentemente feita em conjunto com testes que também envolvem acelerômetros, como teste de choque e vibração e muito mais.

A solução de análise de oitava Dewesoft atende a todas as especificações IEC e ANSI Classe I para filtros de oitava. A solução de análise de oitava daewesoft atende a todas as especificações IEC e ANSI Classe I para filtros de oitava.

Saber mais:

Análise e analisador de banda de oitava

Analisador de espectro FFT e analisador de frequência

A análise de espectro FFT é umaOs sistemas usados para FFT e análise de frequência precisam de funções avançadas de cursor, alta resolução de linha livremente selecionável, média flexível e funções avançadas para análise de frequência em profundidade. O sistema Dewesoft oferece tudo isso e muito mais:

• Análise de espectro FFT em tempo real. O analisador de espectro Dewesoft oferece análise FFT em tempo real em canais de entrada ilimitados.

• Canais de entrada ilimitados. OOs sistemas DS DAQ têm configurações de canal de entrada virtualmente ilimitadas. O software DEWESoft X pode realizar análises FFT em qualquer um ou em todos eles ao mesmo tempo.

• Averaging. FFT geral (média) com média linear, média de pico e exponencial ou cálculo baseado em bloco está disponível.

• Capaz de qualquer resolução de linha. Resolução de linha selecionável de até 64.000 linhas para as tarefas mais exigentes.

• Cursores e marcadores. O controle visual FFT pode exibir valores do ponto atualmente selecionado com os marcadores. Os marcadores disponíveis são um marcador máximo, marcador livre, marcador de zoom, marcador de banda lateral, marcador harmônico, marcador RMS, marcador delta e muito mais.

• Estimativa do valor do cursor. A técnica inovadora de interpolação de janela permite uma estimativa precisa da amplitude e da frequência.

• Matemática avançada. Espectro automático, espectro cruzado, espectro complexo, espectro em cascata, cepstrum (para falhas de rolamento, processamento de fala), FFT completo de dois lados (para análise de redemoinho de rotor), STFT (para sinais não estacionários), detecção de envelope (para análise de falha de rolamento).

Saber mais:

Analisador FFT Spectrum

Análise de vibração rotacional e torcional

As vibrações de torção podem ser uma fonte de falha em eixos rotativos. Quando isso acontece, todo um sistema, seja uma linha de produção de uma fábrica que desliga repentinamente ou um automóvel ou helicóptero que repentinamente perde a propulsão, pode ser caro e até catastrófico. É por isso que a análise de vibração rotacional e torcional é tão crítica.

O módulo de análise de vibração rotacional e torcional Dewesoft combinado com o módulo de análise de Ordem é uma ferramenta perfeita para solucionar problemas de eixos, virabrequins, engrenagens em aplicações automotivas, industriais ou de geração de energia.

• Configuração fácil do sensor. O módulo de matemática DS suporta todos os tipos de sensor. O tipo de sensor pode ser totalmente diferente para ambas as extremidades do rotor. A tecnologia patenteada SuperCounter® fornece resolução de 10 ns ao determinar o ângulo de rotação e a velocidade.

• Acesso a todos os dados medidos. Todos os dados, como ângulo de referência, ângulo de rotação do sensor individual, velocidade e aceleração, ângulo de torção e velocidade, estão disponíveis para análise avançada.

• Matemática avançada. Diferentes filtros de entrada e filtros CC rotacionais também estão disponíveis. O engenheiro pode inserir taxas de velocidade rotacional personalizadas para análise da caixa de engrenagens.

• Integração de rastreamento de pedido. Em combinação estreita com a análise de ordem, a análise de dados avançada está disponível com base nos mesmos sensores de ângulo da fonte de frequência.

Saber mais:

Análise de Vibração por Torção

Teste de vibração de corpo inteiro e humano

O módulo de vibração humano e de corpo inteiro ttesta e mede o efeito da vibração no corpo humano. Os parâmetros extraídos permitem a avaliação simples do risco de lesões para trabalhadores expostos a vibrações constantes.

A solução de medição de corpo humano Dewesoft suporta a medição de vibração de corpo inteiro e mão-braço de acordo com todos os padrões internacionais relevantes - ISO 5349, ISO 8041, ISO 2631-1 e ISO 2631-5.

• Padrões com suporte. A solução Dewesoft calcula e mede a vibração de todo / corpo de acordo com os padrões internacionais ISO 5349, ISO 8041, ISO 2631-1 e ISO 2631-5.

• Vibração de corpo inteiro. Aplicável a movimentos transmitidos de máquinas e veículos no local de trabalho para o corpo humano por meio de uma superfície de apoio.

• Vibração de mão / braço. Os sensores são instalados em adaptadores especiais para segurá-los em uma alça ou entre os dedos.

• Matemática avançada. Todos os dados, como RMS, Peak, Crest, VDV, MSDV, MTVV, Weighted raw, al (ISO 2631-5), D (ISO 2631-5) estão disponíveis.

• Análise de dados. A combinação ilimitada com outras ferramentas padrão da Dewesoft é uma ótima base para o trabalho de P&D relacionado à redução da vibração devido à sua funcionalidade de análise de dados profunda.

Saber mais:

Vibração do Corpo Humano - ISO 2631

Balanceamento de máquinas rotativas

Rotores balanceados são essenciais para o bom funcionamento de máquinas rotativas. O desequilíbrio criará altas vibrações, reduzindo a vida útil da máquina e causando defeitos de material.

A ferramenta de balanceamento de plano único e duplo da Dewesoft funciona tanto no modo estático quanto no dinâmico. Ele foi projetado para ajudar os engenheiros a eliminar o desequilíbrio no local, reduzindo o tempo de inatividade e economizando dinheiro.

Saber mais:

Balanceamento de rotores

Análise Modal e Teste Modal - ODS, MIMO, OMA

O teste modal é uma ferramenta indispensável para determinar as frequências naturais e as formas modais das estruturas. Nestes testes, uma estrutura em teste é “excitada” com um martelo de impacto ou um agitador de vibração modal, e a resposta é medida e analisada.

Os principais métodos de teste suportados pela análise modal Dewesoft incluem

• ODS (Forma de Deflexão Operacional)

• MIMO (Multiple Input Multiple Output)

• OMA (Análise Modal Operacional)

Os engenheiros podem importar arquivos de geometria padrão ou desenhar seus próprios arquivos para visualização e animação em tempo real da estrutura em teste.

• O modo Impact Hammer permite agrupar, rejeitar e repetir pontos de medição; múltiplas referências e pontos de excitação são suportados. A capacidade de mover pontos de excitação e resposta oferece ao usuário total flexibilidade ao realizar medições.

• Modo de operação com Shaker. Trabalhando em combinação com o módulo gerador de função embutido, o sistema permite qualquer tipo de excitação de seno fixo com resolução de 1 MHz, varredura senoidal, randômico, seno de passo, chirp, burst e outros.

• Matemática avançada. Formas de deflexão operacional (ODS), funções de indicador de modo (MIF), análise COLA são totalmente implementadas no Dewesoft, enquanto a análise modal operacional (OMA) e ODS no domínio do tempo estão disponíveis com estreita integração com um pacote de software externo.

• Visualização avançada. A animação da estrutura em todas as três direções e com diferentes projeções está disponível também durante a medição, fornecendo uma ótima ferramenta para determinar a qualidade dos resultados, dando ao usuário a chance de repetir a medição de qualquer ponto. A ferramenta de círculo modal determina a ressonância exata e calcula o fator de amortecimento viscoso ou estrutural.

• UNV Import / Export. A geometria pode ser construída por meio de um editor de geometria embutido ou importada por meio do arquivo UNV. Todos os dados, desde o domínio do tempo bruto até espectros automáticos e FRFs, podem ser exportados usando o formato de arquivo UNV padrão.

Saber mais:

Teste modal e análise modal

Shakers de vibração (mesas de vibração) para induzir vibrações

Os acelerômetros podem ser usados para medir vibrações do mundo real, é claro. Mas e se quisermos testar como um objeto reage a várias frequências e amplitudes? Devemos esperar anos até que todas as possibilidades sejam vistas nas experiências do mundo real? Bem, isso não é eficiente, então os engenheiros inventaram os shakers de vibração para induzir vibrações em uma ampla gama de frequências e vibrações.

Usando um shaker de vibração, você pode criar qualquer coisa, desde vibrações de eixo único a multi-eixos - você pode definir uma frequência e amplitude fixas ou alterá-las ou "varrer" para cima e para baixo, a fim de testar como um objeto sob teste reage a inúmeras possibilidades de vibração. Os agitadores são ferramentas poderosas para o mundo dos testes de choque e vibração. Milhões de acelerômetros são fixados nos objetos em teste e no próprio shaker para modelar esses resultados.

A Dewesoft oferece muitas soluções para uma variedade de testes envolvendo agitadores, como análise modal, espectro de resposta ao choque SRS, testes de redução senoidal / processamento senoidal e muito mais. Consulte a seção anterior para obter detalhes.

Martelos de impacto para induzir choque

Enquanto um agitador é projetado para excitar uma única frequência, os martelos de impacto (também conhecidos como martelos modais) destinam-se a excitar uma ampla faixa de frequências em um objeto em teste. Em um cenário típico, uma estrutura é equipada com acelerômetros em locais-chave. Em seguida, o operador atinge a estrutura em um ou mais locais com o martelo de impacto. O martelo de impacto tem um acelerômetro embutido que fornece um valor conhecido para o sistema de medição, então sabemos exatamente para a força que foi aplicada.

Os martelos de impacto normalmente têm pontas intercambiáveis que podem ser fixadas na própria cabeça de impacto. As pontas são feitas com diferentes níveis de dureza, para que possamos atingir a estrutura com vários arneses, desde muito macios e esponjosos até extremamente duros e implacáveis. Esses impulsos estimularão a resposta da estrutura de diferentes maneiras, proporcionando um novo insight sobre a estrutura.

Você pode aprender mais sobre o teste modal Dewesoft com um martelo de impacto nesta breve apresentação em vídeo:

Principais fornecedores de acelerômetros

Isso não inclui todos os criadores do mundo, porque existem centenas deles. Mas existem vários fornecedores importantes de acelerômetros com os quais os engenheiros estão bem familiarizados:

Condicionadores de sinal de acelerômetro Dewesoft compatíveis

Família de sistemas SIRIUS DAQ

Os sistemas de aquisição de dados SIRUS oferecem módulos de medição de última geração para basicamente qualquer tipo de conexão de acelerômetro. Existem vários módulos diferentes disponíveis que são descritos individualmente a seguir.

Módulos SIRIUS Dual-Core para acelerômetros

Módulos DAQ de alta faixa dinâmica com tecnologia DualCoreADC e sua compatibilidade com vários acelerômetros diretamente e usando adaptadores DSI.

Nossa tecnologia DualCoreADC® aumenta dois conversores ADC delta-sigma de 24 bits com um filtro anti-aliasing em cada canal. Isso permite que nossos módulos DAQ atinjam surpreendentes 160 dB de faixa dinâmica nos domínios do tempo e da frequência. Junto com uma taxa de amostragem de até 200 kS / s / ch por canal, esses amplificadores são únicos no mercado.

Módulos SIRIUS DualCoreADC® (até 8 canais de entrada por fatia SIRIUS)

SIRUS HD - Módulos de alta densidade para acelerômetros

O módulo SIRIUS de alta densidade com até 16 canais por fatia SIRIUS é a escolha perfeita para aplicações de alta contagem de canais.

Módulos SIRIUS HD (alta densidade) (até 16 canais de entrada por fatia SIRIUS)

SIRUS HS - Módulos de alta velocidade para acelerômetros

A tecnologia SAR de 1 MHz e 16 bits com filtragem livre de alias selecionável por software é a escolha perfeita para gravação de transientes. Até 8 canais por módulo SIRIUS.

Módulos SIRIUS HS (alta velocidade) (até 8 canais de entrada por fatia SIRIUS)

SIRIUS MINI para acelerômetros IEPE

O SIRIUS MINI é um sistema de aquisição de dados alimentado por USB pequeno e altamente portátil, ideal para análise acústica, de vibração e de máquinas rotativas. Possui quatro canais de entrada de alta velocidade / alta resolução feitos especificamente para os sensores do acelerômetro IEPE. As entradas também podem ser usadas como entradas de tensão simples (selecionáveis por software), portanto, você também pode usar sensores de carga se tiver amplificadores de carga separados, bem como sensores piezoresistivos ou capacitivos se tiver condicionamento de sinal externo para eles.

O SIRIUS MINI não requer nenhuma fonte de alimentação externa. Ele pode ser alimentado diretamente pela conexão USB, por exemplo, um laptop. Ele é pré-configurado com quatro entradas analógicas de alta dinâmica, cada uma com ADCs sigma-delta duplos com taxa de amostragem de 200 kHz por canal e faixa dinâmica de até 160 dB. Ele também pode incluir uma entrada de contador / codificador que é capaz de lidar com três entradas digitais OU um contador de evento, codificador, período, largura de pulso ou entrada de contador de ciclo de serviço.

Módulos DEWE-43A e MINITAURs para acelerômetros

O sistema DEWE-43A DAQ é um sistema DAQ de mão extremamente portátil. Conectando-se ao seu computador por meio de um conector USB com trava, possui oito entradas analógicas universais. Seu "irmão mais velho" é chamado de MINITAURs - este é essencialmente o DEWE-43A combinado com um computador e alguns outros recursos, em um único gabinete altamente portátil. As entradas universais de ambos os sistemas são compatíveis com os adaptadores DSI da Dewesoft, permitindo que você conecte um sensor RTD a qualquer um ou todos os seus oito canais de entrada.

Ambos os modelos têm entradas universais diferenciais, que são basicamente módulos de ponte completa / baixa tensão compatíveis com os adaptadores da série DSI, que estão disponíveis para sensores de carga e acelerômetro IEPE. Os adaptadores DSI usam TEDS para se configurar automaticamente no software DewesoftX DAQ. Basta conectar o adaptador DSI na entrada DB9 da entrada selecionada, verificar suas configurações na tela de configuração do hardware no software Dewesoft X e você estará pronto para começar a fazer medições.

Módulos multicanais KRYPTON para acelerômetros

KRYPTON é a linha de produtos mais robusta disponível da Dewesoft. Construído para resistir a condições extremas de temperatura e choque e vibração, os módulos KRYPTON DAQ são classificados como IP67, protegendo-os contra água, poeira e muito mais. Eles se conectam a qualquer computador Windows (incluindo o modelo de CPU KRYPTON IP67 robusto da própria Dewesoft) via EtherCAT e podem ser separados por até 100 metros (328 pés), permitindo que você os localize perto da fonte de sinal. Como o SIRIUS, eles executam o software DewesoftX DAQ mais poderoso do mercado.

Módulos multicanais KRYPTON

Módulos de canal único KRYPTON ONE para acelerômetros

Módulos reforçados de entrada de tensão de canal único para o máximo em modularidade.

Módulos de canal único KRYPTON ONE

Módulos IOLITE para acelerômetros

IOLITE DAQ e sistema de controle é um produto exclusivo que combina os recursos essenciais de um sistema de controle industrial em tempo real com um poderoso sistema DAQ. Com o IOLITE, centenas de canais analógicos e digitais podem ser gravados em velocidade total e, ao mesmo tempo, enviar dados em tempo real para qualquer controlador mestre EtherCAT de terceiros

Módulos IOLITE

Sensores de acelerômetro da Dewesoft

Dewesoft oferece uma variedade de acelerômetros populares que são perfeitamente adequados para hardware e software Dewesoft. Esses acelerômetros são equipados com uma interface de sensor inteligente TEDS que permite ao software Dewesoft X DAQ detectar automaticamente o sensor e definir a escala correta, eliminando erros humanos e tornando a configuração do sistema rápida e fácil. Todos os sensores de vibração Dewesoft são totalmente compatíveis com a linha de agitadores de vibração Dewesoft.

Sensores de vibração

Para medições padrão ou análise modal de eixo único, o modelo I1T-50G-1 e o acelerômetro de cubo triaxial isolado I3T-50G-1 IEPE com intervalo de 50 g são recomendados. O modelo I1AI-500G-1 é um acelerômetro em miniatura destinado à medição de vibração mais elevada de até 500g.

Acelerômetros Industriais Dewesoft

Sensores de caixa isolada também podem ser usados com amplificadores não isolados sem se preocupar com loops de terra. O sensor I1TI-50G-2 IEPE é perfeito para aplicações industriais devido à sua caixa e conector robustos. I3TI-50G-1 é um sensor triaxial padrão com alcance de 50 g. I1TI-500G-1 é um acelerômetro de eixo único que pode medir até 500 g. O acelerômetro de carga C1T-50g-1 pode ser usado em ambientes de alta temperatura de até 190 ° C.

Todos os sensores de vibração Dewesoft são totalmente compatíveis com a linha de shakers de vibração Dewesoft.

Martelo de Impacto Modal

Complementar aos sensores de vibração, o martelo modal IH-441N-1 com faixa de até 440 N é um ajuste perfeito para aplicações de análise modal usando o software Dewesoft. Nosso martelo modal está equipado com uma interface de sensor inteligente TEDS. O software Dewesoft X detecta automaticamente o sensor e define a escala correta.

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