Beschleunigungsmessung

Hallo zusammen,
bin noch neu hier und was das Programmieren in LabView angeht, bin ich auch noch ganz am Anfang. Zur Zeit schreibe ich eine Bachelorarbeit zur Schwingungsanalysen. Bei der Arbeit wollen wir das Schwingungsverhalen an angetriebenen Werkzeugen (CNC Maschine) ermitteln. Dabei wollen wir auch Wälzlager- und Zahnradschäden analysieren. Aber wie gesagt, wir sind erst ganz am Anfang, weil es für uns alle ein Neuland ist. Ich hoffe ihr könnt mir da etwas Hilfe geben, da ich denke, dass wir hier genug Experten haben für die meine Fragen keine große Herausforderung darstellen =).
Da ich mich mit Labview erst seit ein paar Wochen beschäftige, habe ich im Net ein Video gesehen, welches zeigt wie man ein relativ verständliches Programm erstellt. Das Programm was ich nachprogrammiert habe, lade ich natürlich hoch. Jetzt komme ich langsam zu meinem Problem näher.
Wir haben einen 3-Axialen IEPE Beschleunigungssensor von Kistler, den wir mit einem Magneten auf dem Gehäuse des angetriebenen Werkzeuges platzieren. Die Module sind von National Instruments (NI 9232). LabView 2017 Studentenversion.
Problembeschreibung: Für die Testzwecke haben wir die Werkzeuge mit 3 verschiedenen Drehzahlen getestet, 2000, 4000 und 6000 U/Min. Dabei haben wir die Rate und Sample in DAQ-Assistant auf 51,2 KHz (noch unerfahren, deswegen so hoch) eingestellt. Das Schwingungssignal im ersten Plot, zeigte am Halter mit beschädigten Lagern eine Amplitude zwischen 60 und fast 100 (Einheit?) (6000 U/Min). Meine erste Frage lautet: Zeigt der erste Plot tatsächlich g-Werte an ? Oder habe ich da irgendeine Umrechnung übersehen, denn das kommt mir sehr hoch vor. Bei der Einrichtung im DAQ-Assistant habe ich erst Analog und dann Beschleunigung und anschließend IEPE ausgewählt, hoffe es stimmt so. Wenn man alles beibehält, aber nur die Rate und Sample auf 5120 HZ ändert, dann habe ich die Werte zwischen 4-8 (g?). Mache ich da was falsch und wenn ja was genau?

Ich hoffe ihr könnt mir bei dem Problem helfen. Ich nehme auch jede Kritik gerne entgegen, da das Programm erst im Anfangsstadium sich befindet und ich es gerne erweitern würde mt verschiedenen Filtern und Spektren. Ich würde auch gerne Ratschläge gerne entgegen nehmen, welche sich allgemein auf die Schwingungsanalyse beziehen.

Viele Grüße
V-M-X

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Datenerfasung: Die Skalierung sollte mit den Angaben des mitgelieferten Kalibrierscheins erfolgen. (mV/(m/s²)) .. rechne gleich mit SI-EInheiten, g_n ist eine Krücke. (Der Wert stimmt mit g_lokal eh nicht überein und um Kräfte, Geschwindigkeiten etc auszurechnen sinnlos)

Befestigung: Magnethalterung ist zwar schön flexibel, bringt aber auch Störgrößen. Wenn möglich vergleiche es mit einer verschraubten oder (dünn Sekundenkleber) verklebten Verbindung. Wichtig ist eine 'federlose' Ankopplung. Staubkörner und Luftpolster baut Dir ein zusätzliches Schwingsystem zwischen Sensor und DUT. Saubere Koppelflächen und etwas Vaseline helfen.

Plausibilität: Wenn Du eine horizontale Schwingfläche hast, lege eine Messungmutter neben oder auf den Sensor, fängt die an zu tanzen (hebt ab) dann sind die Beschleunigungen größer als g_lokal. (grob 8,91 m/s² genauer http://www.ptb.de/cartoweb3/SISproject.php ), Stahlkugeln/muttern sind bei Magnethalterungen blöd... ;-)

Oder hol Dir eine App für den Schlauphone , der Interne 3D Sensor ist DC-fähig (ICP-Sensoren haben einen eingebauten Hochpass) und kann im Erdschwerefeld kalibriert werden. Sensor und Phone zusammen schütteln und die Daten vergleichen. Wenn man Rotationen dabei vermeidet, sollten die Werte auf wenige % übereinstimmen.


Als Student/FH/Uni solltest Du auch Zugriff auf das Sound & Vibration Toolkit haben. Da sich viele vis vorhanden, die für Deine Aufgabenstellung ideal sind. Schau Dir die mitgelieferten Beispiele an.

Ich habe jetzt momentan Unklarheiten bezüglich der Abtastrate. BSP: Ich gebe eine Drehzahl von 6000 Umdrehungen vor, umgerechnet sind es 100 Hz also. Mit der Abtastrate von 1024 Hz, bekomme ich die werte von ca. 0,2 g. Nehme ich die Abtastrate 10240, habe ich die Werte bis 5 g, und wenn ich die höchste Abtastrate von 51200 nehme, da liefert mir der Sensor Beschleunigungswerte zwischen 60 und 80 g. Der Sensor ist auf dem Gehäuse mit Magnet angebracht, optisch sieht man keine Vibrationen oder ähnliches, im Gehäuse sind beschädigte Lager verbaut, man hört es deutlich. Bin davon ausgegangen dass die höchste Abtastrate die genauesten Werte liefert, aber sind diese realistisch? Bzw. habe ich vielleicht eine falsche Umrechnung die ich übersehe, sind es vll nicht G die ich angezeigt bekomme? Kann mir da vll jmd Tipps geben oder hat Erfahrung damit?

Viele Grüße
V-M-X

Hallo VMX.

Könntest du dir vostellen, dass du dich von den ExpressVIs verabschiedest? Die sind wirklich nicht besonders performant.

Schaue dir mal die DAQ-Beispiele in der Hilfe an. Damit bist du ähnlich schnell an einer Lösung.
Der große Vorteil, du weißt was wo passiert, das ist bei den Expressen immer etwas undurchsichtig.

Ich würde folgendermaßen vorgehen:

- DAQ mittels der Hilfe aus den Beispielen erstellen. (DAQ/logging/analog/kontinuierlich)
- Die 3 Messwerte deines Sensors im Verlaufsdiagramm ansehen (in Volt)
- Abschätzung der g-Werte mit Hilfe deines Kalibrierdatenblattes.
- Abtastrate min doppelt so groß wie deine Systemfrequenz.
- evtl die Daten mitloggen

Hope it helps,

Dazu kommt evtl folgender Effekt:
Dein DAQ ist ein 24bit Deltasigma wandler, da ist der benötigte Tiefpass schon eingebaut. Je höher Deine Abtastrate, desto mehr hochfrequente Spikes bekommst Du zu sehen. Die Spikes könne natürlich auch z.B von einem Umrichter in der Nähe kommen ....

Kann mir bitte jemand sagen welche Einheit auf der Y-Achse im Plot zu lesen ist? Ist die Einheit g oder sind des m/s^2. Ich verstehe das als g, weil ich in DAQ Assistent g ausgewählt habe, allerdings erscheinen mir die Werte etwas zu hoch, wobei ich auch sagen muss , dass ich keinen Vergleichswert habe um mich zu orientieren. Danke für die Vorschläge die ich bereits erhalten habe . Bei Express Tools, bin ich gelandet, weil ich das als die einfachste Methode angesehen habe, werde ich aber umbauen , da es meine ersten Schritte in LabView waren.

Viele Grüße
V-M-X

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Hallo,

ich finde es gerade super, dass es einen "Gleichgesinnten" gibt.
Auch ich schreibe meine Bachelorarbeit und beschäftige mich dazu mit Beschleunigungssensoren. Allerdings sind die bei mir auf einen Bremsrotor befestigt.

Zur Verwendung des DAQ- Express VI: Ich verwende das auch. Das sollte eigentlich kein Problem darstellen. Was hast du denn für einen Messbereich? Und mit welche Bandbreite hat der Sensor?

Zur Einstellung des DAQ- Express VI: Du hast einen Beschleunigungssensor. Der gibt dir im Wesentlichen eine Spannung aus. Ohne Vibration hat jeder Beschleunigungssensor einen Spannungwert, der anliegt, wenn 0g gemessen werden. Der müsste im Datenblatt stehen. Außerdem darfst du in keinen Fall das DAQ- Express VI auf g- Messen einstellen. Im Wesentlichen müsstest du folgende Sachen beachten:

1. DAQ- Express auf Spannung einstellen.
2. Schaltungsart auf RSE.
3. Erfassungsmodus auf endliche Anzahl.
4. Im Blockdiagramm dann die Spannung des Sensors in einem Diagramm ausgeben.
5. Signal nullen (s.o.)
6. Mit dem im Datenblatt angegebenen Kennwert zur Empfindlichkeit die Beschleunigung in g ausrechnen.
7. Glücklich sein

Meine Frage: Hast du schon einmal den Effekt gesehen, wenn der Sensor übersteuert? Das frage ich mich nämlich schon ein Paar Tage.

Ich arbeite mit einem Sensor +-120g. Deine hohen Werte sind meiner Meinung nach realistisch.

Guten Gruß,

Stephan

Guten Morgen Stephan,
ich habe den Leitfaden zum Anschließen des Beschleunigungssensors benutzt. Ich habe auch ein ähnliches Video mit Spannung und Umrechnung in Web gesehen, allerdings hat es bei mir keine Werte angezeigt,ich werde es aber nochmal anschauen. Hast du eventuell ein Beispiel als Programm?

Das mit dem Effekt, dass der Sensor übersteuert ist, kann ich dir leider auch nicht helfen, das kommt mir nicht bekannt vor.

Den Leitfaden lade ich hier hoch.

Viele Grüße
V-M-X

Ich habe jetzt ein Programm erstellt, wo ich die Spannung ausgewählt habe. Hier habe ich 1-Axialen Sensor von MMF verwendet, seine Empfindlichkeit liegt bei 10,166 mV/(m/s^2). Die Schaltungsart RSE kann ich nicht auswählen, sondern nur Pseudodifferentiell. Wie kann ich den Wert nullen?
Wäre das Programm in der richtigen Form so wie es ist?

Warum kann ich die Beschleunigung nicht auswählen so wie es in der Anleitung vorgegeben ist?

Ich weiß es sind jetzt viele Fragen, bin aber mit dem Thema nicht komplett vertraut =)

Viele Grüße
V-M-X

Hallo VMX,

Zitat:Die Schaltungsart RSE kann ich nicht auswählen, sondern nur Pseudodifferentiell.

Wahrscheinlich erlaubt deine Hardware nichts anderes…

Zitat:Wie kann ich den Wert nullen?

Wie bei jeder handelsüblichen Küchenwaage: es gibt einen Button, den drückt man. Wenn man das macht, merkt sich die Waage den aktuellen Messwert und zieht ihn von allen folgenden ab.
In LabVIEW braucht man dafür einen Button, eine Select-Funktion und ein Schieberegister…

Zitat:Wäre das Programm in der richtigen Form so wie es ist?

- Wenn du nur eine Sekunde lang messen willst, ja. Ansonsten sollte da irgendwo eine Schleife sein, damit die Messung länger laufen kann…
- Ich empfehle ja immer, auf ExpressVIs zu verzichten. DAQmx ist wirklich einfach, siehe Links in meiner Signatur (und die diversen BeispielVIs, die LabVIEW mitbringt)!