Čo je dynamický rozsah? Možnosti merania • Prenosný vyvažovač, analyzátor vibrácií "Balanset" na dynamické vyvažovanie drvičov, ventilátorov, mulčovačov, závitoviek na kombajnoch, hriadeľov, odstrediviek, turbín a mnohých ďalších rotorov Čo je dynamický rozsah? Možnosti merania • Prenosný vyvažovač, analyzátor vibrácií "Balanset" na dynamické vyvažovanie drvičov, ventilátorov, mulčovačov, závitoviek na kombajnoch, hriadeľov, odstrediviek, turbín a mnohých ďalších rotorov

Čo je dynamický rozsah? Schopnosť merania rozsahu

Publikované používateľom admin dňa

Pochopenie dynamického rozsahu

Definícia: Čo je dynamický rozsah?

Dynamický rozsah je pomer medzi najväčším a najmenším signálom, ktorý dokáže merací systém presne spracovať, zvyčajne vyjadrený v decibeloch (dB). Pre vibrácie V meracích systémoch dynamický rozsah definuje rozsah od šumovej úrovne (minimálny detekovateľný signál) po bod saturácie (maximálny signál pred orezaním alebo skreslením). Široký dynamický rozsah umožňuje merať veľmi malé vibrácie (skoré poruchy ložísk) aj veľmi veľké vibrácie (závažná nevyváženosť) s rovnakým nastavením prístroja.

Dynamický rozsah je kritický, pretože vibrácie reálnych strojov obsahujú komponenty so širokým rozsahom amplitúd – od nárazov mikro-g defektov ložiska až po sily nevyváženosti s viacerými g. Dostatočný dynamický rozsah zabezpečuje, že všetky diagnostické informácie sú zachytené bez toho, aby sa stratili v šume alebo saturovali merací systém.

Matematický výraz

Vzorec

  • Dynamický rozsah (dB) = 20 × log₁₀ (maximálny signál / minimálny signál)
  • Príklad: Max. 10 V, Min. 1 mV → DR = 20 × log(10/0,001) = 80 dB
  • Decibelová stupnica kompaktne pojme obrovské pomery

Lineárny pomer

  • Dynamický rozsah možno vyjadriť aj ako jednoduchý pomer
  • 80 dB = pomer 10 000:1
  • 100 dB = pomer 100 000:1
  • 120 dB = pomer 1 000 000:1

Komponenty ovplyvňujúce dynamický rozsah

Horná hranica: Sýtosť

  • Sýtosť senzora: Maximálne vibrácie pred orezaním výstupu snímača
  • Sýtosť A/D prevodníka: Maximálne napätie pred klipmi digitalizátora (±5 V, typicky ±10 V)
  • Sýtosť zosilňovača: Stupne úpravy signálu sa môžu orezať
  • Účinok: Signál dosahuje vrcholy, priebeh je skreslený, spektrum vykazuje falošné harmonické

Dolná hranica: Šumová podlaha

  • Hluk senzora: Inherentný elektrický šum v elektronike senzora
  • Šum kábla: Elektrické rušenie v kábloch
  • Hluk nástroja: Elektronický šum v analyzátore
  • Kvantizačný šum: Z rozlíšenia A/D prevodníka
  • Účinok: Signály pod úrovňou šumu nerozoznateľné od šumu

Typické dynamické rozsahy

Senzory

  • IEPE akcelerometre: Typicky 80 – 100 dB
  • Akcelerometre v režime nabíjania: 100 – 120 dB
  • Prevodníky rýchlosti: 60 – 80 dB
  • Sondy priblíženia: 60 – 80 dB

Analyzátory a zber dát

  • 16-bitový A/D prevodník: ~96 dB teoreticky, 80-90 dB prakticky
  • 24-bitový A/D prevodník: ~144 dB teoreticky, 110 – 120 dB prakticky
  • Moderné analyzátory: Typický dynamický rozsah systému 90 – 110 dB

Dôležitosť vibračnej analýzy

Súčasné malé a veľké signály

  • Spektrum môže mať veľký 1× vrchol (nevyváženosť) a malé vrcholy poruchy ložiska
  • Pomer môže byť 1000:1 alebo viac (60 dB)
  • Dostatočný dynamický rozsah zabezpečuje viditeľné
  • Nedostatočný rozsah: malé vrcholy sa strácajú v šume alebo veľké vrcholy sa saturujú

Analýza obálky

  • Vyžaduje detekciu nárazov ložiska s nízkou energiou v prítomnosti vibrácií s vysokou energiou a nízkou frekvenciou
  • Široký dynamický rozsah je kľúčový pre včasnú detekciu defektov ložísk
  • Pásmové filtrovanie pomáha, ale dynamický rozsah je stále dôležitý

Spektrálna analýza

  • Chcete vidieť dominantné aj malé diagnostické píky
  • Logaritmická amplitúdová stupnica pomáha vizualizovať široký rozsah
  • Dynamický rozsah určuje rozsah viditeľný v spektre

Optimalizácia dynamického rozsahu

Nastavenia zosilnenia

  • Upravte vstupný zisk pre využitie celého rozsahu A/D
  • Príliš nízky zisk: nízke rozlíšenie (limit šumu)
  • Príliš vysoký zisk: orezávanie (limit sýtosti)
  • Optimálne: signál vrcholí pri 70-80% v plnom rozsahu

Výber senzora

  • Vyberte citlivosť zodpovedajúce očakávané vibrácie
  • Vysoká citlivosť pre nízke vibrácie
  • Nízka citlivosť na vysoké vibrácie
  • Kompromisy, ak je rozsah vibrácií veľmi široký

Filtrovanie

  • Hornopriepustný filter odstraňuje dominantnú nízkofrekvenčnú zložku
  • Umožňuje použitie vyššieho zisku na zostávajúcom signále
  • Účinne zvyšuje dynamický rozsah pre analýzu vysokých frekvencií
  • Stratégia použitá v analýze obálok

Praktické otázky

Sýtosť (Orezávanie)

  • Príznak: Plochý vrchol vlnového tvaru, falošné harmonické v spektre
  • Príčina: Signál prekračuje dosah systému
  • Riešenie: Znížte zisk, použite snímač s nižšou citlivosťou, filtrujte veľké komponenty
  • Prevencia: Skontrolujte indikátory orezania na prístroji

Obmedzenie hluku

  • Príznak: Nedokáže zaznamenať malé zmeny vibrácií, je hlučný spektrum
  • Príčina: Signál je príliš blízko úrovne šumu
  • Riešenie: Zvýšte zisk, použite snímač s vyššou citlivosťou, lepší kábel/uzemnenie

Zobrazenie a škálovanie

Lineárna mierka

  • Obmedzený efektívny rozsah zobrazenia (~40 – 50 dB)
  • Malé vrcholy sú neviditeľné, ak sú prítomné veľké vrcholy
  • Vhodné pre situácie s obmedzeným dynamickým rozsahom

Logaritmická stupnica (dB)

  • Možnosť zobrazenia celého dynamického rozsahu na jednom grafe
  • Viditeľné malé aj veľké vrcholy
  • Štandard pre analýzy vyžadujúce široký dynamický rozsah
  • Nevyhnutné pre podrobnú diagnostiku

Dynamický rozsah je základná špecifikácia definujúca schopnosť meracieho systému spracovať signály so širokým rozsahom amplitúdy. Pochopenie dynamického rozsahu, jeho optimalizácia prostredníctvom správneho nastavenia zosilnenia a výberu senzora a rozpoznanie jeho obmedzení umožňuje zachytiť všetky diagnostické informácie – od jemných skorých signálov porúch až po dominantné mechanické vibrácie – v komplexných a spoľahlivých meraniach vibrácií.

← Späť na hlavný index

Kategórie:
WhatsApp