Tiedonkeruu ja analysointi

Tiedonkeruu ja analysointi ViDRoM Virtual Design of Rotating Machines Raine Viitala

ViDRoM Virtual Design of Rotating Machines Mitataan dynaamista käyttäytymistä -> nopeuden funktiona Puhtaat laakerit, kolmikulmaiset laakerit, nelikulmaiset laakerit Saadaanko vastaavat harmoniset värähtelytaajuudet näkymään? 3-kulmaisuus -> heräte 3 krt/kierros Resonanssi havaitaan 1/3 ominaistaajuudesta 2

Mittausjärjestely Anturit Suodatus & signaalinkäsittely Tiedonkeruu Tiedonkäsittely ja analyysi Laseretäisyys Enkooderi Alipäästösuodatin vastaanotinpiiri Mittakortti Mittakortin ohjelmointi Labview Matlab PC ENC LASER LPF DAQ LabView TTL Matlab 3

Anturit Etäisyys Laser Perustuu heijastuskulmaan Resoluutio 0.2μm Näytteenottotaajuus 50kHz ->mittausaika 0.02 ms Vahvistimen jälkeen etäisyys luettavissa jännitteenä: 1V 1mm 4

Anturit 2 Kulma ja kulmanopeus Pulssianturi = enkooderi Telan kulma laserin etäisyyden luentahetkellä 1024 pulssia/kierros Resoluutio 0,35 Digitaalisia jännitepulsseja: 0V=0, 5V=1 2 pulssikanavaa + nollapulssi 5

Tiedonkeruu Data Acquisition Mittakortti - jännitetasot ja digipulssit luetaan muistiin ja muunnetaan tietokoneen ymmärtämään muotoon NI USB-6215 USB-väylään 16 analogisisääntuloa (jännite), resoluutio 16 bit 2 analogiulostuloa (jännite), resoluutio 16 bit 4 digitaalikanavaa (I/O) Max. näytteenottotaajuus 250 ks/s (khz) Kortti on multipleksaava -> vain yksi A/D-muunnin käytössä, joka tekee muunnokset kanaville vuorotellen Esim. kaikki kanavat käytössä max. taajuus 250/16 khz 7

Laskostuminen ja häiriöt Nyqvistin teoreema: min. näytteenottotaajuus = 2x korkein tutkittava taajuuskomponentti Korkeataajuinen häiriö kadottaa tutkittavan signaalin Alipäästösuodatuksella päästetään kortille vain mittauksen kannalta olennaiset taajuudet ViDRoM : tutkittavat ilmiöt esiintyvät 3-4 kertaa/kierros, max. ω=30 Hz -> 120Hz Valittiin 2.asteen 1940Hz RC-suodatin 9

Häiriöt ja vastatoimet Häiriöt todennäköisiä sähkökäyttöjen yhteydessä (taajuusmuuttaja, oiko-sulkumoottori) Induktiivinen, kapasitiivinen ja sähkömagneettinen kytkeytyminen Torjunta: yksi maa ja tähtikytkentä kaikille laitteille Suojatut kaapelit, kierretty parikaapeli Differentiaalikytkentä Vastaanotinpiiri (Digitaaliset) 10

Mittauksen ohjelmointi Mittaus ohjelmoitava mittakortille Mitä mitataan, mistä kanavasta, kuinka usein NI-tuotteille graafinen ohjelmointi LabView Myös Matlab, C++, 12

Mittauksen ohjelmointi 2 ViDRoM: Kello: enkooderin pulssi 1024 pulssia per kierros -> mittaustaajuus muuttuu pyörimisnopeuden funktiona Etäisyys jännitteenä -1V 1V / 6 kanavaa Etu: etäisyysnäyte saadaan joka kierroksella samasta kohdasta Nollapulssi triggerinä: mittaus alkaa aina samasta kohdasta Keskiarvoistus kierrosten välillä mahdollista Lisäksi enkooderista kerätään nopeustieto 13

Analysointi Tuotetaan mitatusta datasta käyttökelpoista tietoa LabView, Matlab, : Tiedonsiirto eri ohjelmien välillä yleensä tekstimuotoista Datan käsittely Keskiarvoistus FFT Havainnolliset taulukot ja kuvaajat 15

Analysointi - ViDRoM 0.6 1000 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.1-0.2 900 120 800 Mittaus LabViewilla tekstitiedostoon -> analysointi Matlab 150 Yksi kanava Iskukoe nopeudella FFT 10.2 hz 700 100 kierroksen keskiarvoistus: enkooderikellon 0.5 ansiosta 0.8 1024 1.harmoninen mittapistettä 600 joka kierrokselta samasta kohdasta -> eliminoidaan lasereille tyypillistä kohinaa 500 Heittokuvaaja telan molemmista X: 34.69 400 päistä ja keskeltä, vaaka ja Y: 330.7 pysty 300 X: 29.05 0.4 210 330 Y: 0.2896 FFT:llä tutkittavat ilmiöt esiin: ominaistaajuuden määritys ja 200 3.h resonanssi lähellä ominaistaajuutta X: 46.84 miten alikriittisten taajuuskomponenttien amplitudi käyttäytyy 100 X: 9.644 Y: 1.094 240 2.h 4.h 0-0.3 0 2000 0 4000 10 20 6000 30 40 8000 50 60 10000 70 80 90 12000 100 14000 16000 0 f [Hz] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 16 f [Hz] 90 270 1 1.5 180 0 X: 9.83 Y: 62.64 FFT M1 pysty nopeudella 10.2Hz X: 30.9 Y: 669.1 Y: 98.57 60 300 30 keskiarvoistettu 1 0.6 0.2

Kiitos!