DIAGNOSTYKA MASZYN POMIARY

Transkrypt

1 DIAGNOSTYKA MASZYN POMIARY dr inż. Robert Barański D1, pok

2 Diagnostyka techniczna Zajmuje się oceną stanu technicznego maszyny lub urządzenia technicznego poprzez badanie własności procesów roboczych i towarzyszących pracy maszyny, a także poprzez badanie własności wytworów maszyny. Diagnoza może dotyczyć: oceny stanu technicznego; prognozy rozwoju lub zmian stanu; przyczyny rozwoju lub zmian stanu; łączenie wszystkich wymienionych. Termin diagnostyka pochodzi z języka greckiego, gdzie diagnosis oznacza rozpoznanie, rozróżnianie, osądzanie, a diagnostike techne oznacza sztuke rozróżniania, stawiania diagnozy.

3 Diagnostyka maszyn od strony wykonawczej sprowadza się do pomiarów, dostępnych dla obserwacji symptomów stanu technicznego i do wnioskowania na podstawie uzyskanego zbioru danych, zgodnie z aprioryczną wiedzą (modelem) o rozpatrywanym obiekcie (maszynie, urządzeniu).

4 Wibroakustyka Jest dziedziną wiedzy zajmującą się wszelkimi procesami drganiowymi i akustycznymi zachodzącymi w przyrodzie, technice maszynach, urządzeniach, środkach transportu i komunikacji, a więc w szeroko pojętym środowisku w tym także w organizmach żywych.

5 Drgania Procesy, w trakcie których wielkości fizyczne na przemian rosną i maleją w czasie. Szczególnymi rodzajami drgań rozpatrywanymi w fizyce są: drgania mechaniczne (ruch drgający): ciało na sprężynie, wahadło fizyczne, drgania cząsteczek sieci krystalicznych, drgania strun instrumentów muzycznych, drgania powietrza drgania elektryczne: okresowe zmiany natężenia prądu np. w układzie kondensatora i cewki drgania elektromechaniczne: np. drgania krystalicznych sieci jonowych, drgania plazmy w polu magnetycznym lub elektrycznym

6 Skala logarytmiczna Jednostkę tę stosuje się zwłaszcza w tych dziedzinach, gdzie mamy do czynienia z detekcją lub pomiarem wpływu sygnału czy zjawiska na układy biologiczne (głośność, moc akustyczna, stopień wzmocnienia sygnału itp.), które reagują na sygnały zgodnie z prawem Webera-Fechnera, czyli w sposób nieliniowy.

7 Logarytm log a b = c a c = b a > 0 i a <> 1 oraz b > 0 log 2 8 = = 8 log = = 65536

8 Skala logarytmiczna

9 Skala logarytmiczna P db 10log 10 P P 0 Zawsze określa się pewien poziom odniesienia, w stosunku do którego obliczany iloraz; np. w przypadku wielkości akustycznych poziomem odniesienia jest zazwyczaj próg słyszalności 2*10-5 Pa, Przy obliczaniu mocy akustycznej W/m².

10 Skala logarytmiczna 10 10log log log log log log log log log log 1 90 Głośność 60 db oznacza zatem, że sygnał akustyczny jest milion razy ( 10 6 ) silniejszy od progu słyszalności, a 90 db - miliard razy ( 10 9 ) od tego progu.

11 Skala logarytmiczna 10dB 10dB??? ,110 0,110 log10(10 10 ) 10log (20) 13, dB 30dB 30dB??? ,130 0,130 log10(10 10 ) 10log ( ) 33, dB 0,130 0,130 0,130 10log 10( ) 34, ,8dB

12

13 Pomiary drgań elementy układu CZUJNIK KONDYCJONER RZETWORNIK A/C karta pomiarowa WSKAŹNIK (np. wyświetlacz)

14 Pomiary drgań Podział czujników: Piezoelektryczne ADXL Wiroprądowe (zbliżeniowe, dotykowe) Laserowe (wibrometry)

15 Główne cechy przetworników zakres pomiarowy, czułość, liniowość, dokładność mierzonych wartości, pasmo przenoszenia, przesunięcie fazowe, temperatura pracy, stabilność parametrów czujnika

16 Czujnik drgań piezoelektryczny (akcelerometr) Konstrukcja akcelerometru piezoelektrycznego: 1 - masa bezwładna, 2 - element piezoelektryczny, 3 - element napinający, 4 - zintegrowany wzmacniacz ładunkowy; 5 - wyjście elektryczne.

17 Czujnik drgań piezoelektryczny (akcelerometr) Materiałem piezoelektrycznym może być płytka wycięta z kwarcu lub ferroelektryka, spiek ceramiczny lub warstwa, np. ZnO, o właściwościach piezoelektrycznych. Przy ściskaniu i rozciąganiu zmiany gęstości powierzchniowej ładunku są natychmiastowe: Przykładowo dla kwarcu mamy k p = 2,2 x C/N, dla turmalinu k p = 5,9 x C/N, dla ferroelektryków moduł piezoelektryczny jest około 100 razy większy. Przyłożone siły są przekazywane na płytkę piezoelektryczną za pomocą igły, kulki czy też membrany. Największe znaczenie techniczne ze względu na stałość parametrów ma kwarc.

18 Czujnik drgań piezoelektryczny (akcelerometr)

19 Czujnik drgań - ICP piezoelektryczny (akcelerometr) Sensitivity: (±10%) 10 mv/g (1.02 mv/(m/s²)) Measurement Range: ±500 g pk (±4900 m/s² pk) Broadband Resolution: (1 to Hz) g rms (0.05 m/s² rms) Frequency Range: (±5%) 1 to 6000 Hz Weight: 0.38 oz (10.5 gm) Sensitivity: (±2.0%) 100 mv/g (10.2 mv/(m/s²)) Measurement Range: ±50 g pk (±490 m/s² pk) Broadband Resolution: ( Hz) g rms (0.039 m/s² rms) Frequency Range: (±5%) 0.5 to Hz Weight: 6.2 oz (176 gm) Sensitivity: (±10%) 5 mv/g (0.51 mv/(m/s²)) Measurement Range: ±1000 g pk (±9810 m/s² pk) Broadband Resolution: (1 to Hz) 0.02 g rms (0.02 m/s² rms) Frequency Range: (±5%) 2.0 to Hz Weight: 0.07 oz (2.0 gm)

20 Czujnik drgań - ADXL (mikromechaniczny czujnik przyspieszeń) Sensor zawiera międzypalczasty kondensator różnicowy. W układzie ADXL ma on konfigurację lateralną zrealizowaną w technice mikromechaniki powierzchniowej w polikrzemie.

21 Czujnik drgań - ADXL (mikromechaniczny czujnik przyspieszeń) widok rzeczywistej struktury czujnika

22 Czujnik drgań - ADXL (mikromechaniczny czujnik przyspieszeń) schemat ideowy

23 Czujnik drgań - ADXL (mikromechaniczny czujnik przyspieszeń)

24 Czujnik drgań wiroprądowe

25 Czujnik drgań wiroprądowe

26 Czujnik drgań laserowy

27 Czujnik drgań laserowy

28 Czujnik drgań mocowanie

29 Czujnik drgań mocowanie Połączenia: 1. gwintowe 2. klej 3. podkładka montażowa 4. magnes płaski 5. magnes 6. ręczny docisk

30 Czujnik drgań mocowanie

31 Karta pomiarowa (przetwornik A/C) Analog Input Ilość kanałów 4 Częstotliwość próbkowania 50 ks/s/ch Rozdzielczość 24 bits Równoległe próbkowanie Tak Zakres napięciowy V Range Sensitivity 176 nv Number of Ranges 1

32 Karta pomiarowa (przetwornik A/C) Analog Input Ilość kanałów 8 Częstotliwość próbkowania 48 ks/s/ch Rozdzielczość 14 bits Próbkowanie równoległe No Napięcie minimalne -10 V Napięcie maksymalne +10 V Ilość zakresów 1 Analog Output Ilość kanałów 2 Częstotliwość próbkowania Rozdzielczość 150Hz 12 bits Napięcie wyjściowe 0 +5V

33 Urządzenie pomiarowe

34 Aplikacja Analizator_v3 (sygnał czasowy)

35 Raport (kod w LabView)

36 Laboratorium Budynek D1 sala 123 (I piętro)