O que é faixa dinâmica? Capacidade de medição • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é faixa dinâmica? Capacidade de medição • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é faixa dinâmica? Capacidade de amplitude de medição

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Entendendo a faixa dinâmica

Definição: O que é faixa dinâmica?

faixa dinâmica é a razão entre os sinais máximo e mínimo que um sistema de medição consegue processar com precisão, geralmente expressa em decibéis (dB). vibração Em sistemas de medição, a faixa dinâmica define o intervalo entre o nível de ruído (sinal mínimo detectável) e o ponto de saturação (sinal máximo antes do recorte ou distorção). Uma ampla faixa dinâmica permite medir tanto vibrações muito pequenas (defeitos iniciais em rolamentos) quanto vibrações muito grandes (desbalanceamento severo) com a mesma configuração de instrumento.

A faixa dinâmica é crucial porque a vibração real de máquinas contém componentes que abrangem amplas faixas de amplitude — desde impactos de defeitos em rolamentos na faixa de microgravidades até forças de desbalanceamento na faixa de multigravidades. Uma faixa dinâmica adequada garante que todas as informações de diagnóstico sejam capturadas sem se perderem no ruído ou saturarem o sistema de medição.

Expressão matemática

Fórmula

  • Faixa dinâmica (dB) = 20 × log₁₀(Sinal máximo / Sinal mínimo)
  • Exemplo: Máx. 10V, Mín. 1mV → DR = 20 × log(10/0,001) = 80 dB
  • A escala de decibéis acomoda proporções enormes de forma compacta.

Razão Linear

  • A faixa dinâmica também pode ser expressa como uma simples razão.
  • 80 dB = relação de 10.000:1
  • 100 dB = relação de 100.000:1
  • 120 dB = relação de 1.000.000:1

Componentes que afetam a faixa dinâmica

Limite superior: Saturação

  • Saturação do sensor: Vibração máxima antes do limite de saída do sensor
  • Saturação do conversor A/D: Tensão máxima antes dos clipes do digitalizador (±5V, ±10V típico)
  • Saturação do amplificador: As etapas de condicionamento de sinal podem ser cortadas.
  • Efeito: O sinal atinge o pico, a forma de onda fica distorcida e o espectro apresenta harmônicos falsos.

Limite inferior: Nível de ruído

  • Ruído do sensor: Ruído elétrico inerente na eletrônica de sensores
  • Ruído do cabo: Interferência elétrica em cabos
  • Ruído do instrumento: Ruído eletrônico no analisador
  • Ruído de quantização: A partir da resolução do conversor A/D
  • Efeito: Sinais abaixo do nível de ruído são indistinguíveis do ruído.

Faixas dinâmicas típicas

Sensores

  • Acelerômetros IEPE: 80-100 dB típico
  • Acelerômetros em modo de carregamento: 100-120 dB
  • Transdutores de velocidade: 60-80 dB
  • Sondas de proximidade: 60-80 dB

Analisadores e Aquisição de Dados

  • Conversor A/D de 16 bits: ~96 dB teórico, 80-90 dB prático
  • Conversor A/D de 24 bits: ~144 dB teórico, 110-120 dB prático
  • Analisadores modernos: Faixa dinâmica típica do sistema: 90-110 dB

Importância na análise de vibrações

Sinais Simultâneos de Pequena e Grande Porte

  • O espectro pode apresentar um pico grande de 1× (desbalanceamento) e picos pequenos de falha no rolamento.
  • A relação pode ser de 1000:1 ou mais (60 dB).
  • Uma faixa dinâmica adequada garante que ambos os aspectos sejam visíveis.
  • Alcance insuficiente: pequenos picos se perdem no ruído ou grandes picos saturam.

Análise de Envelope

  • Requer a detecção de impactos de baixa energia em rolamentos na presença de vibração de baixa frequência e alta energia.
  • Ampla faixa dinâmica é fundamental para a detecção precoce de defeitos em rolamentos.
  • A filtragem passa-banda ajuda, mas a faixa dinâmica continua sendo importante.

Análise Espectral

  • Deseja visualizar tanto os picos dominantes quanto os pequenos picos de diagnóstico?
  • A escala de amplitude logarítmica ajuda a visualizar uma ampla gama de possibilidades.
  • A faixa dinâmica determina a extensão visível no espectro.

Otimizando a faixa dinâmica

Configurações de ganho

  • Ajuste o ganho de entrada para usar toda a faixa de conversão A/D.
  • Ganho muito baixo: resolução ruim (limite de ruído)
  • Ganho excessivo: distorção (limite de saturação)
  • Ideal: pico do sinal entre 70-80% da escala completa.

Seleção de sensor

  • Escolher sensibilidade vibração correspondente à esperada
  • Alta sensibilidade para baixa vibração
  • Baixa sensibilidade para vibrações elevadas
  • Compromissos se a amplitude de vibração for muito grande

Filtragem

  • O filtro passa-alta remove o componente dominante de baixa frequência.
  • Permite usar um ganho maior no sinal restante.
  • Aumenta efetivamente a faixa dinâmica para análises de alta frequência.
  • Estratégia utilizada na análise de envelope

Questões práticas

Saturação (Recorte)

  • Sintoma: Forma de onda com topo plano, harmônicos falsos no espectro.
  • Causa: O sinal excede o alcance do sistema.
  • Solução: Reduzir o ganho, usar um sensor de menor sensibilidade, filtrar componentes grandes.
  • Prevenção: Verifique os indicadores de recorte no instrumento.

Limitação de ruído

  • Sintoma: Não detecta pequenas variações de vibração, ruído. espectro
  • Causa: Sinal muito próximo do nível de ruído.
  • Solução: Aumente o ganho, use um sensor de maior sensibilidade e melhore o cabo/aterramento.

Exibição e dimensionamento

Escala Linear

  • Alcance de exibição efetivo limitado (~40-50 dB)
  • Pequenos picos invisíveis se grandes picos estiverem presentes.
  • Bom para situações com alcance dinâmico limitado.

Escala Logarítmica (dB)

  • É possível exibir toda a gama dinâmica em um único gráfico.
  • Picos pequenos e grandes visíveis
  • Padrão para análises que exigem ampla faixa dinâmica.
  • Essencial para diagnósticos detalhados

A faixa dinâmica é uma especificação fundamental que define a capacidade do sistema de medição de lidar com sinais que abrangem amplas faixas de amplitude. Compreender a faixa dinâmica, otimizá-la por meio de configurações de ganho adequadas e seleção de sensores, e reconhecer suas limitações, permite capturar todas as informações de diagnóstico — desde sutis sinais iniciais de falhas até vibrações mecânicas dominantes — em medições de vibração abrangentes e confiáveis.

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