Ylikuulumisen (aksiaalisen herkkyyden) ymmärtäminen värähtelymittauksessa
Ylikuuluminen - muodollisemmin ristiakseliherkkyys tai poikittainen herkkyys - on mittausvirhe, joka on luontainen värähtelyanturit, ja erityisesti kiihtyvyysmittarit. Se on anturin taipumus tuottaa ulostulon vasteena värähtelyyn, joka on kohtisuorassa sen aiottuun mittausakseliin nähden. Ihanteellisessa maailmassa pystysuuntaisen liikkeen mittaamista varten rakennettu kiihtyvyysanturi vastaisi seuraavasti vain pystysuoraan liikkeeseen ja jättää huomiotta kaiken vaakasuoran tai aksiaalisen. Todellisessa maailmassa anturielementin mikroskooppiset epäsymmetriat antavat sille pienen, mutta nollasta poikkeavan vasteen näihin “akselin ulkopuolisiin” tuloihin - ja tämä ei-toivottu tulos on ristikkäisviesti.
1. Määritelmä: Mitä on ristiinpuhelu?
Jokaisella käytännön kiihtyvyysanturilla on yksi nimellinen herkkä akseli, jota pitkin se kalibroidaan. Ristikkäisakselinen herkkyys kuvaa sitä, kuinka paljon sama anturi reagoi liikkeisiin, jotka tapahtuvat kyseisen akselin suhteen kohtisuorassa kulmassa. Epätäydellisyys johtuu seismisen massan, pietsosähköisen kiteen ja kiinnitysalustan välisistä pienistä virheasennoista - ks. pietsosähköinen kiihtyvyysanturi taustalla olevan mekanismin osalta. Koska virhe on sisäänrakennettu anturielementtiin, sitä ei voida virittää kentällä, vaan se voidaan ainoastaan määritellä, minimoida valmistuksessa ja hallita hyvillä mittauskäytännöillä.
On syytä erottaa ristikkäisviestintä sähköisestä kanavasta toiseen tapahtuvasta häiriöstä. Tässä termi viittaa mekaaninen yhden anturin ristikkäisakselivaste, ei signaalivuoto kaapeleiden tai analysaattorin tulojen välillä.
2. Miksi ristikkäispuhe on ongelma?
Ristikkäisvärähtely saastuttaa värähtelytietoja ja voi johtaa suoraan diagnoosivirheisiin, koska yhdestä suunnasta tuleva värähtely “vuotaa” toisen suunnan mittauksiin. Tarkastellaan konetta, jonka vaakasuuntainen värähtely on hyvin voimakasta mutta pystysuuntainen värähtely vähäistä. Pystysuoraan asennettu kiihtyvyysmittari, jolla on huomattava ristikkäisakseliherkkyys, poimii osan tästä voimakkaasta vaakasuuntaisesta liikkeestä ja lisää sen omaan tulokseensa. Lukema näyttää sitten enemmän pystysuuntaista amplitudi kuin mitä todellisuudessa on olemassa - ja analyytikko saattaa etsiä pystysuuntaista vikaa, jota ei ole olemassa.
Tästä tulee erityisen hankalaa, kun:
- Esiintyminen modaalianalyysi tai Käyttöpoikkeaman muoto (ODS) analyysi, jossa tarkat mittaukset kaikilla kolmella akselilla (X, Y, Z) ovat välttämättömiä, jotta koneen liike voidaan animoida oikein. Virheellinen poikittaisakselienergia vääristää laskettuja moodimuotoja.
- Monimutkaisten koneiden vikojen diagnosointi, kun vian perimmäinen syy on löydettävissä suunnan perusteella - esimerkiksi erityyppisten koneiden suunnan mukaisen käyttäytymisen erottaminen. virheasento aidosta epätasapaino.
- Tarkan tasapainotuksen suorittaminen - erityisesti kun kyseessä on tasapainotuskone, jossa tasojen erottelutarkkuus riippuu puhtaista, suunnan mukaisista signaaleista.
3. Ristikkäisviestinnän kvantifiointi
Anturin valmistaja ilmoittaa yleensä ristikkäisakselin herkkyyden prosentteina primaariakselin herkkyydestä. herkkyys. Hyvässä teollisessa kiihtyvyysanturissa voidaan määrittää alle 5%; tarkkuuslaboratorioyksiköt ovat huomattavasti parempia. Luku 5% tarkoittaa, että jokaista pääakseliin nähden kohtisuoraan kohdistuvaa 1 g:n värähtelyä kohden anturi antaa signaalin, joka vastaa alle 0,05 g:n signaalia ensisijaisessa suunnassa.
The kokonais- Ristikkäisvika, jonka todellisuudessa näet, riippuu kahdesta tekijästä, jotka toimivat yhdessä:
- Anturin itsensä luontainen poikkiakseliherkkyys.
- Poikittaisen värähtelyn suuruuden suhde primaariakselin suuntaisesti mitattuun suuruuteen.
Toista tekijää on helppo aliarvioida. Jopa anturi, jolla on alhainen poikittaisakselin herkkyys, voi tuottaa merkittävän virheen, kun akselin ulkopuolinen värähtely on paljon suurempi kuin kiinnostava signaali.
Esimerkki: 4%:n ristikkäisakselin herkkyydelle mitoitettu anturi, joka on asennettu lukemaan 1,0 mm/s pystysuuntaista tasoa, kun vaakasuunnassa on 10 mm/s, voi poimia noin 0,04 × 10 = 0,4 mm/s:n väärän signaalin - 40%:n virhettä kiinnostavaan suureeseen.
Parhaassa ja pahimmassa tapauksessa virheet riippuvat myös hallitsevan poikittaisliikkeen kulmasuunnasta, koska poikittaisakselin herkkyys vaihtelee itse suunnan mukaan anturin ympärillä.
4. Ristiinpuhelun vaikutusten minimointi
- Käytä korkealaatuisia antureita: Suorin puolustuskeino on tarkkaan suunniteltu kiihtyvyysanturi, jonka ristikkäisakseliherkkyys on alhainen. A leikkausherkkä kiihtyvyysanturi tarjoaa tyypillisesti paremman poikittaisen hylkäyksen kuin puristusrakenne.
- Asenna se kunnolla: Huono asennus liioittelee ristikkäisviestintää. Anturin on oltava tasainen ja kohtisuorassa pintaan nähden, jotta sen ensisijainen akseli on todella linjassa aiotun suunnan kanssa; kallistettu anturi määrittelee tehokkaasti uudelleen omat akselinsa. Seuraa ISO 5348 mekaanista asennusta varten.
- Käytä kolmiaksiaalisia kiihtyvyysmittareita: Kun tarvitaan tarkkoja moniakselisia tietoja, kolmiakselinen anturi - kolme ortogonaalista anturielementtiä yhdessä lohkossa, jotka on kalibroitu tehtaalla akselien välisten ristikkäisviestien minimoimiseksi - on usein parempi valinta, ja sen avulla ei tarvitse arvailla suuntausta.
- Tarkista kalibrointitodistus: Jäljitettävissä oleva kalibrointitodistus ilmoittaa yksittäisen yksikön mitatun poikittaisherkkyyden, ei vain tyyppitestin maksimitason.
Kentällä käytännön vastaus on yleensä kurinalainen asennus. Kaksikanavainen kenttälaite, kuten Balanset-1A perustuu siihen, että jokainen kiihtyvyysanturi lukee oman tasonsa puhtaasti; työstettyyn alustaan neliönmuotoisesti kiinnitetty anturi antaa suunnanmukaisen 1×:n tarkkuuden. amplitudi ja vaihe, kun taas kaarevaan, maalattuun koteloon kiinnitetty magneetti houkuttelee sekä ristikkäisviestintää että mikrofonia. kasvava resonanssi korruptoimaan mittauksen.
