振動測定におけるクロストーク（軸間感度）の理解
クロストーク - あらためて 交差軸感度 または 横方向感度 - に固有の測定誤差である。 振動トランスデューサ, 特に 加速度センサーこれは、意図された測定軸に垂直な振動に反応して出力を生成するトランスデューサの傾向である。理想的な世界では、垂直方向の動きを測定するために作られた加速度ピックアップは、次のように反応します。 のみ を垂直方向の動きに反応させ、水平方向や軸方向のものはすべて無視する。現実の世界では、センシングエレメントに微視的な非対称性があるため、これらの「軸から外れた」入力に対して、わずかではあるがゼロではない反応が生じる。
1.定義クロストークとは？
実用的な加速度センサーは、1つの公称感度軸を持っており、その軸に沿って校正されます。交差軸感度は、同じセンサーがその軸に対して直角の動きに対してどれだけ反応するかを表します。この不完全さは、地震質量、圧電振動子、および取り付けベース間の微小なミスアラインメントから生じます。 圧電加速度計 誤差はセンシングエレメントに組み込まれているため、現場で調整することはできない。誤差は、規定し、製造時に最小化し、優れた測定手法によって管理することしかできない。
クロストークを電気的なチャンネル間干渉と区別することは価値がある。ここでいう 機械的 ケーブルやアナライザー入力間の信号漏れではなく、1つのセンサー内での交差軸応答。
2.クロストークはなぜ問題なのか？
クロストークは振動データを汚染し、診断エラーに直結します。ある方向からの振動が別の方向の測定に「漏れる」ためです。水平方向の振動が非常に大きく、垂直方向の振動が小さい機械を考えてみてください。交差軸の感度を持つ加速度ピックアップが垂直に設置されていると、水平方向の強い振動のほんの一部を拾い、それを自身の出力に加えます。その結果、測定値はより垂直方向の振動を示すようになります。 振幅 アナリストは、実際には存在しない垂直方向の欠陥を追いかけるかもしれない。
特に厄介なのは、次のような場合だ：
- 実行 モーダル解析 または 動作たわみ形状（ODS） 解析では、3軸（X、Y、Z）すべての正確な測定が、機械の動きを正しくアニメーション化するために不可欠です。軸をまたぐエネルギーは、計算されたモード形状を歪めます。
- 複雑な機械の故障を診断する際、方向性が根本的な原因を特定する鍵となる。 ずれ 本物から アンバランス.
- 高精度のバランシングを実行する - 特に次のような場合に。 バランスマシン, ここで、平面分離の精度は、クリーンで、方向に忠実な信号に依存する。
3.クロストークの定量化
交差軸感度は通常、センサーメーカーが一次軸感度のパーセンテージとして提示している。 感度優れた工業用加速度ピックアップには、次のような仕様がある。 5%未満; 精密実験室用ユニットでは、これよりかなり良い結果が得られます。5%という数値は、主軸に垂直な方向に1gの振動が加わるごとに、センサーは主軸方向に0.05g以下の信号を出力することを意味します。
について 合計 実際に見られるクロストークエラーは、2つの要因が連動していることによる：
- センサー自体の固有の交差軸感度。
- 一次軸に沿って測定される大きさに対する横振動の大きさの比。
二つ目の要因は過小評価しやすい。交差軸感度が低いセンサーでも、軸外振動が対象信号よりはるかに大きい場合、大きな誤差を生じることがあります。
例：4%の交差軸感度を持つセンサーを、水平方向に10mm/sの速度が存在する間に垂直方向に1.0mm/sの速度を読み取るように取り付けた場合、およそ0.04×10=0.4mm/sのスプリアス信号を拾う可能性がある — 対象量に対して40%の誤差となる。
交差軸感度自体がセンサーの周りの方向によって変化するため、ベストケースとワーストケースの誤差は、支配的な横運動の角度方向にも依存する。
4.クロストークの影響を最小限に抑える
- 高品質のセンサーを使用する： 最も直接的な防御策は、指定された交差軸感度の低い精密な加速度センサーである。A せん断モード加速度計 一般的に、コンプレッション型よりも優れた横方向の抑制特性が得られる。
- きちんと取り付ける： 低い 取り付け はクロストークを誇張する。センサーは、その主軸が意図された方向と本当に一直線になるように、平らで表面に対して垂直に置かれなければならない。フォロー ISO 5348 メカニカルマウントについては次を参照。
- 三軸加速度ピックアップを使用する： 正確な多軸データが必要な場合、3軸センサー（3つの直交するセンシングエレメントを1つのブロックに収め、工場で校正して軸間のクロストークを最小にする）は、多くの場合、より良い選択であり、方位の推測を排除します。
- 校正証明書を確認してください： 追跡可能な 校正証明書 は、型式試験の最大値ではなく、個々のユニットについて測定された横感度である。
現場での現実的な答えは、通常、規律正しい取り付けである。例えば バランセット-1A 機械加工されたパッドに正方形に取り付けられたセンサースタッドは、方向に忠実な1×という結果を得られる。 振幅と位相, 一方、湾曲した塗装された筐体の上に置かれた磁石は、クロストークと 取り付け共振 を招き、測定値を破損させる。
