Bežično prikupljanje podataka: Praktični vodič za vibracijsko i dinamičko ispitivanje

Inženjer za puštanje u pogon ulazi na palubu turbine s osam akcelerometara, prijenosnim računalom i ne postoji način da se kabeli od kućišta ležaja dovedu do kontrolne sobe bez prelaska prolaza. Ovo je trenutak kada bežično prikupljanje podataka prestaje biti pogodnost i postaje jedina praktična opcija. Ali fraza "bežično prikupljanje podataka" opisuje dvije vrlo različite arhitekture sustava, a odabir pogrešne za testiranje vibracija ili buke može vas koštati fazne točnosti, broja kanala i tjedana rješavanja problema. Kratka verzija: za većinu mehaničkih mjerenja bežična veza pripada između prednjeg dijela akvizicije i glavnog računala, a ne između senzora i digitalizatora.

Što "Bežično prikupljanje podataka" zapravo pokriva

Kada dobavljači koriste taj izraz, oni općenito misle na jedan od dva izgleda.

Autonomni bežični senzorski čvorovi

Svaki čvor je samostalna mjerna točka: ulaz senzora, analogno-digitalni pretvarač male snage, baterija i radio. Ovi čvorovi komuniciraju izravno s pristupnikom koji prosljeđuje podatke softveru. Prikladni su za široko raspoređene točke gdje su stope uzorkovanja niske i nije vam potrebno usklađivanje faze između kanala između zasebnih čvorova.

Umreženo sučelje za akviziciju s bežičnim prijenosom

Druga arhitektura drži digitalizator blizu senzora, ali zamjenjuje završni kabel s radijskom vezom. Višekanalni dinamički analizator signala nalazi se na mjestu mjerenja i taj se analizator povezuje s glavnim računalom putem Wi-Fi veze, mobilnog modema ili privatnog radijskog mosta. Senzori su još uvijek povezani kabelima, ali dugi, krhki povratci u kontrolnu sobu su nestali.

Ova razlika je važna jer odlučuje koliko ćete zadržati od svakog atributa mjerenja. Čvor s baterijskim napajanjem koji uzorkuje brzinom od nekoliko kilograma uzoraka u sekundi koristan je za rutinski pregled stanja. To nije alat za 16-kanalni modalni test kojem je potrebna propusnost analize od 20 kHz. Prije ocjenjivanja bilo kojeg dobavljača, identificirajte koja arhitektura odgovara vašem ispitnom objektu i vrsti signala.

Pet stvari koje trebate provjeriti prije nego što odaberete

Bežične implementacije ne uspijevaju na predvidljiv način. Provjerite ovih pet točaka u odnosu na bilo koji navedeni sustav prije nego što se obvežete.

1. Sinkronizacija kanala. Svaki radijski povezan čvor nosi vlastiti sat. Ako čvorovi ne dijele vremensku bazu, relativna faza između kanala se pomiče. Provjerite mehanizam sinkronizacije: neki sustavi označavaju vremenski žig svakog uzorka i ispravljaju pomak u softveru; drugi zaključavaju radio-far. Zatražite konkretnu faznu pogrešku tijekom definiranog trajanja mjerenja.
2. Stopa uzorkovanja u odnosu na propusnost. Jedna Wi-Fi veza dijeli propusnost. Osam čvorova na 51,2 kS/s svaki na jednoj pristupnoj točki neće isporučivati ​​kontinuirane podatke; oni će međuspremnik, ispustiti okvire ili smanjiti uzorkovanje. Potvrdite kontinuiranu stopu po kanalu svojim brojem čvorova i očekivanim ciklusom rada.
3. Kompatibilnost senzora. Pretvarači vibracija su daleko od jednolikih. Akcelerometri punjenja trebaju pojačalo naboja; IEPE akcelerometri trebaju pobudu konstantnom strujom; deformacijski mostovi trebaju dovršetak mosta i precizan izvor napona. Ako bežični čvor ne može isporučiti pobudu ili ispravno prekinuti senzor, niste uklonili kutiju za kondicioniranje iz lanca.
4. Logistika snage. Baterije su uobičajeni uzrok tihog gubitka podataka. Za aplikaciju za praćenje koja mora raditi mjesecima, "bežični" čvor s trotjednim trajanjem baterije i dalje je kabel za solarnu ploču ili AC adapter. Iskreno pitanje je eliminirate li podatkovni kabel ili ga jednostavno zamjenjujete kraćim kabelom za napajanje.
5. Radio okruženje. Kućišta od lima, betonske palube, motorni pogoni i druge strukture postrojenja prigušuju signale frekvencijskog pojasa od 2,4 GHz i 5 GHz. Planirajte postavljanje antene s vanjske strane ispitnih objekata i provjerite proračun veze umjesto da vjerujete navedenom dometu na otvorenom.

Arhitektura koja funkcionira za ispitivanje vibracija i buke

Za vibracije, buku i modalni rad, pristup lokalnog digitalizatora je onaj koji se drži. Analizator ostaje ispravan dinamički analizator signala - s 24-bitnim konverterom, anti-aliasing filtrima po kanalu, IEPE i ulazima za punjenje, te kontroliranim usklađivanjem faze između kanala i kanala - a samo povratni prijenos do glavnog računala je bežični. Više analizatora može se smjestiti u nekoliko fizičkih klastera, od kojih svaki upravlja sa šest, osam ili šesnaest kanala, dok jedno računalo nadzire test iz prikolice ili kontrolne kabine.

Ovo je mjesto gdje kompromis između praktičnosti i vjernosti konačno dolazi u ravnotežu. Umreženi instrument kao što je ZTN8208I prihvaća napon i IEPE ulaze na osam kanala i kontinuirano struji preko 100 Mbps Ethernet veze, koju možete spojiti na bežični most bez ikakve promjene mjernog puta. Ako želite znati kako se dinamički analizator signala razlikuje od tradicionalnog zapisivača podataka , odgovor je u ulaznom kondicioniranju i fiksnoj arhitekturi uzorkovanja, a ne u radiju.

ZT-N8208I analizator dinamičkog signala napona/IEPE s Ethernet strujanjem Ovaj osmokanalni analizator podržava naponske i IEPE ulaze s 24-bitnom arhitekturom, pružajući nizak šum i kontinuirani protok preko 100 Mbps Etherneta. Odgovara postavkama mjerenja visoke vjernosti gdje se signali senzora moraju točno digitalizirati prije bežičnog prijenosa. Pogledajte proizvod →

Kada test zahtijeva niže razine buke i veću propusnost podataka, gigabitni mrežni analizatori su sljedeći korak. ZTG8204C, četverokanalni niskošumni model s istom 24-bitnom arhitekturom, odgovara mjerenjima frekvencijskog odziva visoke točnosti gdje je razina pobude mala i svaki mikrovolt signala senzora mora netaknut preživjeti digitalizaciju.

ZT-G8204C Četverokanalni dinamički analizator signala niske razine šuma S gigabitnim Ethernet uzorkovanjem do 128 kHz po kanalu i istim 24-bitnim pretvaračem, ovaj analizator s niskim šumom odgovara testovima frekvencijskog odziva male pobude gdje je očuvanje svakog mikrovolta signala senzora kritično. Pogledajte proizvod →

Gdje bežično prikupljanje podataka zarađuje

Najjače opravdanje za bežičnu vezu nije praktičnost laboratorija; to je pristup. Tri skupine aplikacija stalno se vraćaju.

Rotirajući strojevi i nadzor stanja u pogonu

Motori, pumpe, kompresori i ventilatori nalaze se na mjestima gdje je provođenje kabela za instrumente skupo, nesigurno ili nemoguće dok stroj radi. Lokalni analizator povezan s mrežom postrojenja izvještava o ukupnim razinama, frekvencijama ležaja i spektrima na središnjem ekranu za praćenje bez da se itko penje na strukturu.

Građevinske konstrukcije i ispitivanje na otvorenom

Istraživanja mostova, tornjeva i cjevovoda obično pokrivaju velike raspone bez napajanja na gradilištu. Distribuirani analizatori s lokalnim istosmjernim napajanjem i bežičnim prijenosom omogućuju testnoj ekipi da uhvati vibracije izazvane prometom bez provlačenja kabela duž raspona. Kompaktna četverokanalna jedinica kao što je ZTN8204C održava nisku cijenu po točki dok zadržava napon i IEPE ulaze, što je obično dovoljno za ovu klasu posla.

Ispitivanje vozila i transporta

Kada se objekt koji se ispituje pomiče, kabel do stacionarnog računala je ili ograničenje kretanja ili opasnost. Bežični prijenos između ugrađenog analizatora i sljedećeg vozila ili kontrolne kabine to rješava na čist način.

ZT-N8204C Tri u jednom višekanalni analizator prikupljanja podataka Ovaj analizator prihvaća ulaze IEPE, punjenja i napona s ugrađenim pojačanjem, eliminirajući vanjske adaptere. Vrlo je prikladan za pomicanje ili rotiranje ispitnih objekata gdje ugrađena digitalizacija i bežični prijenos podataka zamjenjuju ograničenja kabela. Pogledajte proizvod →

U svakom slučaju, zajednička značajka je da senzori snimaju na mjestu mjerenja blizu strukture, dok je samo prijenos podataka bežični. Tamo gdje su jednostavne razine vibracija dovoljne, čvorovi male snage i dalje imaju svoje mjesto; gdje su faza, propusnost ili dinamički raspon važni, digitalizirajte lokalno i odašiljite nakon toga.

Praktični kontrolni popis za usporedbu

Kada procjenjujete ponude jednu pored druge, tablica je korisnija od popisa značajki. Usporedba u nastavku odražava tipične specifikacije kroz tri razmatrana pristupa.

Obratite pozornost na ono što vam srednji stupac daje: iste mjerne atribute kao kabelski analizator, minus dugačak kabel. Kada opseg naraste izvan jednog analizatora - pobuda, senzori, akvizicija i softver za analizu u jednom paketu ključ u ruke - kompletni sustavi za ispitivanje vibracija i dinamike pokriti taj opseg kao jedan inženjerski napor.

Praktično pravilo za bežično prikupljanje podataka je kratko i nesentimentalno: neka radijska veza nosi najmanje osjetljiv dio lanca signala. Neka senzori budu povezani s pravim prednjim dijelom za prikupljanje, neka taj prednji kraj bude blizu točke mjerenja i koristite bežičnu vezu samo za konačnu vezu natrag do osobe kojoj su potrebni podaci. Kada to učinite, bežična mreža prestaje biti kompromis i postaje pouzdan alat za ispitivanje vibracija, buke i načina rada - a dugi kabeli ostaju u ladici gdje im je i mjesto.