동적 범위란 무엇인가요? 측정 범위 기능 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 제품입니다. 동적 범위란 무엇인가요? 측정 범위 기능 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 제품입니다.

동적 범위란 무엇인가요? 측정 범위 기능

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다이나믹 레인지 이해

정의: 다이내믹 레인지란 무엇인가?

다이나믹 레인지 측정 시스템이 정확하게 처리할 수 있는 가장 큰 신호와 가장 작은 신호의 비율이며, 일반적으로 데시벨(dB)로 표시됩니다. 진동 측정 시스템에서 동적 범위는 잡음 플로어(최소 감지 신호)부터 포화점(클리핑 또는 왜곡 발생 전 최대 신호)까지의 범위를 정의합니다. 넓은 동적 범위 덕분에 동일한 계측기 설정으로 매우 작은 진동(조기 베어링 결함)과 매우 큰 진동(심각한 불균형)을 모두 측정할 수 있습니다.

실제 기계 진동에는 마이크로 G 베어링 결함 충격부터 수 G 불균형력까지 광범위한 진폭 범위에 걸친 구성 요소가 포함되므로 동적 범위가 매우 중요합니다. 적절한 동적 범위는 모든 진단 정보가 노이즈에 휩쓸리거나 측정 시스템을 포화시키지 않고 포착되도록 보장합니다.

수학적 표현

공식

  • 동적 범위(dB) = 20 × log₁₀(최대 신호 / 최소 신호)
  • 예: 최대 10V, 최소 1mV → DR = 20 × log(10/0.001) = 80dB
  • 데시벨 스케일은 큰 비율을 컴팩트하게 수용합니다.

선형 비율

  • 동적 범위는 간단한 비율로도 표현될 수 있습니다.
  • 80dB = 10,000:1 비율
  • 100dB = 100,000:1 비율
  • 120dB = 1,000,000:1 비율

동적 범위에 영향을 미치는 구성 요소

상한: 포화도

  • 센서 포화도: 센서 출력 클립 전 최대 진동
  • A/D 컨버터 포화: 디지타이저 클립 전 최대 전압(±5V, 일반적으로 ±10V)
  • 증폭기 포화도: 신호 조절 단계는 클립할 수 있습니다
  • 효과: 신호가 최고점에 도달하고 파형이 왜곡되었으며 스펙트럼에 잘못된 고조파가 표시됨

하한: 노이즈 플로어

  • 센서 노이즈: 센서 전자 장치의 내재적 전기 노이즈
  • 케이블 노이즈: 케이블의 전기적 간섭
  • 악기 소음: 분석기의 전자 노이즈
  • 양자화 잡음: A/D 컨버터 분해능에서
  • 효과: 잡음 플로어 이하의 신호는 잡음과 구별할 수 없음

일반적인 동적 범위

센서

  • IEPE 가속도계: 일반적으로 80-100dB
  • 충전 모드 가속도계: 100~120dB
  • 속도 변환기: 60~80데시벨
  • 근접 프로브: 60~80데시벨

분석기 및 데이터 수집

  • 16비트 A/D: 이론상 ~96dB, 실제상 80-90dB
  • 24비트 A/D: 이론상 ~144dB, 실제상 110-120dB
  • 최신 분석기: 90-110dB 일반적인 시스템 동적 범위

진동 분석의 중요성

동시 소신호 및 대신호

  • 스펙트럼에는 큰 1× 피크(불균형)와 작은 베어링 결함 피크가 있을 수 있습니다.
  • 비율은 1000:1 이상(60dB)이 될 수 있습니다.
  • 적절한 동적 범위는 눈에 보이는 것과 보이지 않는 것을 모두 보장합니다.
  • 범위가 부족합니다. 작은 피크가 노이즈로 인해 손실되거나 큰 피크가 포화됩니다.

봉투 분석

  • 고에너지 저주파 진동이 있는 경우 저에너지 베어링 충격을 감지해야 합니다.
  • 베어링 결함 조기 감지에 중요한 넓은 동적 범위
  • 대역 통과 필터링이 도움이 되지만 동적 범위는 여전히 중요합니다.

스펙트럼 분석

  • 주요 피크와 작은 진단 피크를 모두 보고 싶습니다.
  • 대수 진폭 스케일은 광범위한 범위를 시각화하는 데 도움이 됩니다.
  • 동적 범위는 스펙트럼에서 볼 수 있는 범위를 결정합니다.

동적 범위 최적화

게인 설정

  • 전체 A/D 범위를 사용하려면 입력 게인을 조정하세요.
  • 이득이 너무 낮음: 해상도가 낮음(노이즈 한계)
  • 게인이 너무 높음: 클리핑(포화 한계)
  • 최적: 신호는 전체 범위의 70-80%에서 피크를 이룹니다.

센서 선택

  • 선택하다 감광도 예상 진동과 일치
  • 낮은 진동에 대한 높은 감도
  • 높은 진동에 대한 낮은 감도
  • 진동 범위가 매우 넓으면 타협이 필요합니다.

필터링

  • 고역통과필터는 주요 저주파 성분을 제거합니다.
  • 남은 신호에 더 높은 이득을 사용할 수 있습니다.
  • 고주파 분석을 위한 동적 범위를 효과적으로 증가시킵니다.
  • 봉투 분석에 사용되는 전략

실제적인 문제들

채도(클리핑)

  • 징후: 스펙트럼의 파형이 평평하고 거짓 고조파가 있습니다.
  • 원인: 신호가 시스템 범위를 초과합니다
  • 솔루션: 이득을 줄이고, 감도가 낮은 센서를 사용하고, 대형 구성 요소를 필터링합니다.
  • 방지: 악기의 클리핑 표시기를 확인하세요

소음 제한

  • 징후: 미세한 진동변화를 감지하지 못하고 소음이 심함 스펙트럼
  • 원인: 신호가 노이즈 플로어에 너무 가깝습니다.
  • 솔루션: 이득 증가, 더 높은 감도의 센서 사용, 더 나은 케이블/접지

디스플레이 및 크기 조정

선형 스케일

  • 제한된 효과적인 디스플레이 범위(~40-50dB)
  • 큰 피크가 있으면 작은 피크는 보이지 않습니다.
  • 제한된 동적 범위 상황에 적합합니다.

대수적 스케일(dB)

  • 단일 플롯에서 전체 동적 범위를 표시할 수 있습니다.
  • 작은 봉우리와 큰 봉우리가 모두 보입니다.
  • 넓은 동적 범위가 필요한 분석을 위한 표준
  • 자세한 진단에 필수

동적 범위는 넓은 진폭 범위에 걸친 신호를 처리하는 측정 시스템 성능을 정의하는 기본 사양입니다. 동적 범위를 이해하고, 적절한 게인 설정 및 센서 선택을 통해 동적 범위를 최적화하며, 그 한계점을 인식하면 미묘한 초기 결함 신호부터 주요 기계적 진동까지 모든 진단 정보를 종합적이고 신뢰할 수 있는 진동 측정으로 포착할 수 있습니다.

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