Compreendendo a faixa dinâmica

Dispositivos

Balanceador portátil e analisador de vibração Balanset-1A

$2,358.31

Peças

Sensor de vibração

$107.47

Peças

Sensor óptico (tacômetro a laser).

$148.07

Dispositivos

Balanset-4

$8,123.32

Peças

Tamanho do suporte magnético-60-kgf

$54.93

Peças

Fita reflexiva

$11.94

Dispositivos

Balanceador dinâmico "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definição: O que é Faixa Dinâmica?

Faixa dinâmica é a razão entre os maiores e menores sinais que um sistema de medição pode manipular com precisão, normalmente expressa em decibéis (dB). Para vibração Em sistemas de medição, a faixa dinâmica define o intervalo entre o ruído de fundo (sinal mínimo detectável) e o ponto de saturação (sinal máximo antes do corte ou distorção). Uma ampla faixa dinâmica permite medir vibrações muito pequenas (defeitos iniciais em rolamentos) e 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 micro-g até forças de desequilíbrio multi-g. Uma faixa dinâmica adequada garante que todas as informações de diagnóstico sejam capturadas sem desaparecer no ruído ou saturar o sistema de medição.

Expressão Matemática

Fórmula

• Faixa dinâmica (dB) = 20 × log₁₀ (sinal máximo / sinal mínimo)
• Exemplo: Máx. 10 V, Mín. 1 mV → 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 razão simples
• 80 dB = proporção de 10.000:1
• 100 dB = proporção de 100.000:1
• 120 dB = proporção de 1.000.000:1

Componentes que afetam a faixa dinâmica

Limite superior: Saturação

• Saturação do sensor: Vibração máxima antes do clipe de saída do sensor
• Saturação do conversor A/D: Tensão máxima antes dos clipes do digitalizador (±5V, ±10V típico)
• Saturação do amplificador: Os estágios de condicionamento de sinal podem ser cortados
• Efeito: O sinal atinge o pico, a forma de onda é distorcida e o espectro mostra harmônicos falsos

Limite inferior: nível de ruído

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

Faixas dinâmicas típicas

Sensores

• Acelerômetros IEPE: 80-100 dB típico
• Acelerômetros de modo de carga: 100-120 dB
• Transdutores de Velocidade: 60-80 dB
• Sondas de proximidade: 60-80 dB

Analisadores e Aquisição de Dados

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

Importância na Análise de Vibração

Sinais pequenos e grandes simultâneos

• O espectro pode ter pico grande de 1× (desequilíbrio) e pequenos picos de falha de rolamento
• A proporção pode ser de 1000:1 ou mais (60 dB)
• A faixa dinâmica adequada garante visibilidade
• Alcance insuficiente: pequenos picos perdidos no ruído ou grandes picos saturados

Análise de Envelope

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

Análise de Espectro

• Quer ver picos dominantes e pequenos picos de diagnóstico
• A escala de amplitude logarítmica ajuda a visualizar uma ampla faixa
• A faixa dinâmica determina a extensão visível no espectro

Otimizando a Faixa Dinâmica

Configurações de ganho

• Ajuste o ganho de entrada para usar a faixa A/D completa
• Ganho muito baixo: baixa resolução (limite de ruído)
• Ganho muito alto: corte (limite de saturação)
• Ótimo: picos de sinal em 70-80% da escala completa

Seleção de sensor

• Escolher sensibilidade vibração esperada correspondente
• Alta sensibilidade para baixa vibração
• Baixa sensibilidade para alta vibração
• Compromissos se a faixa de vibração for muito ampla

Filtragem

• O filtro passa-alta remove o componente dominante de baixa frequência
• Permite usar maior ganho no sinal restante
• Aumenta efetivamente a faixa dinâmica para análise 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: Reduza o ganho, use um sensor de menor sensibilidade e filtre componentes grandes
• Prevenção: Verifique os indicadores de corte no instrumento

Limitação de ruído

• Sintoma: Não é possível detectar pequenas mudanças de vibração, ruídos espectro
• Causa: Sinal muito próximo do nível de ruído
• Solução: Aumente o ganho, use um sensor de maior sensibilidade e melhor cabo/aterramento

Exibição e dimensionamento

Escala Linear

• Faixa de exibição efetiva limitada (~40-50 dB)
• Picos pequenos invisíveis se picos grandes estiverem presentes
• Bom para situações de alcance dinâmico limitado

Escala logarítmica (dB)

• Pode exibir a faixa dinâmica completa em um único gráfico
• Picos pequenos e grandes visíveis
• Padrão para análise que requer ampla faixa dinâmica
• Essencial para diagnósticos detalhados

A faixa dinâmica é uma especificação fundamental que define a capacidade de um 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 e seleção de sensores adequados, e reconhecer suas limitações, permite capturar todas as informações de diagnóstico — desde assinaturas sutis de falhas iniciais até vibração mecânica dominante — em medições de vibração abrangentes e confiáveis.

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