Виброперемещение и виброскорость

[Александрович]

Виброперемещение для моногармонического сигнала $s(t)=S_0\sin(2\pi f t)$ связано с виброускорением следующим соотношением:

$a(t)=A_0\sin(2\pi f t)=\frac{d^2}{dt^2}s(t)=-S_0(2\pi f )^2\sin(2\pi f t)$.

Из которого получаем: $S_0=\frac{A_0}{(2\pi f)^2 }$, или для $f=100 \text {Гц}$, $S_0[\mu m]\approx2,53A_0[m/s^2]$ (1).

Есть два виброметра к которым подключены пьезоакселерометры. Первый осуществляет двойное интегрирование и получившийся сигнал раскладывает в спектр. Второй раскладывает в спектр сигнал непосредственно с пьезоакселерометра. Рассматривается исключительно 100-герцовая составляющая спектров.
Разница в показаниях с учётом (1) значительная - 1,5 - 2,5 раза. Почему так происходит?

[sergey zhukov]

Александрович
Если взять два датчика, которые дают именно ускорение, и сигнал одного из них дважды проинтегрировать (получив виброперемещение), а сигнал со второго взять, как он есть (получив виброускорение), то на частоте 100 Гц отношение амплитуд этих кривых будет 2,53, если виброперемещение измерять в микронах, а виброускорение - в метрах в секунду в квадрате. Ворос в том, почему на практике получается не 2,53, а какой-то другой коэффициент?

[Александрович]

sergey zhukov в сообщении #1521622 писал(а):

отношение амплитуд этих кривых будет 2,53

Это учитывалось.

sergey zhukov в сообщении #1521622 писал(а):

Ворос в том, почему на практике получается не 2,53, а какой-то другой коэффициент?

Точнее не $2,53$, а $k\cdot2,53$, где $k=1,5...2,5$.

[sergey zhukov]

Александрович
Возможно, дело в то, какую именно амплитуду сигнала дает каждый прибор: среднеквадратичную (rms), среднюю (avg), или максимальную от пика до пика (pk-pk). Проверьте настройки спектроанализатора.

[Александрович]

sergey zhukov в сообщении #1521734 писал(а):

(pk-pk)

[sergey zhukov]

Александрович
А почему вообще такой разброс коэффициента (1,5...2,5)? Разные пары приборов имеют разброс? Одни и те же приборы в разное время имеют разброс? Просто нестабильные показания?

На каком источнике вибрации вы сравниваете показания приборов? На вибростоле с постоянным уровнем вибрации? Или на каком-то реальном обьекте, который имеет переменный уровень вибрации? Одновременно ставите датчики или по очереди? Как крепится датчик? Дает ли датчик виброускорение только в одном направлении? Или он дает среднее виброускорение по трем осям?

Вибрация - штука не совсем простая. Одно только некачественное крепление датчика может внести значительную ошибку.

[Александрович]

sergey zhukov в сообщении #1521777 писал(а):

А почему вообще такой разброс коэффициента

Датчики в разных местах стоят. Есть подозрение что из-за способа обработки.

sergey zhukov в сообщении #1521777 писал(а):

Или на каком-то реальном обьекте, который имеет переменный уровень вибрации?

На реальном. Уровень квазипостоянный со случайным разбросом. Спектральный состав - гармоники, кратные 100 Гц.

sergey zhukov в сообщении #1521777 писал(а):

Одновременно ставите датчики или по очереди?

Одновременно, но в разные места. Но можно и по очереди.

sergey zhukov в сообщении #1521777 писал(а):

Как крепится датчик? Дает ли датчик виброускорение только в одном направлении? Или он дает среднее виброускорение по трем осям?

Один двухкомпонентный на резьбе и на клею, другой одноосевой под резинкой.

[sergey zhukov]

Александрович
По моему, самое простое обьяснение - это что уровень вибрации в разных точках разный. А двухосевой датчик может показывать совсем не то, что одноосевой. Даже в одной точке уровень вибрации по разным осям может быть очень разным.
Чтобы разные датчики сравнить, нужно ставить их в одну точку и одновременно. И ориентировать оси одинаково. Бывают еще двух и трехосевые датчики, которые дают средний сигнал по всем осям. Такие датчики, по моему, с одноосевым вообще не сравнить толком.

[Александрович]

sergey zhukov в сообщении #1521867 писал(а):

Даже в одной точке уровень вибрации по разным осям может быть очень разным.

Я сравниваю вибрацию в одном направлении, то есть вдоль одной оси.

[sergey zhukov]

Александрович
Если все делать аккуратно, показания датчиков окажутся соответствующими друг другу.

[realeugene]

Александрович в сообщении #1515582 писал(а):

Почему так происходит?

На столе утром лежало три яблока, вечером осталось одно. Почему так произошло? Нужно внимательнее смотреть кто заходил в комнату. Скорее всего, ваша физическая модель мира не учитывает что-то существенное, например, заходившего в комнату ребёнка. Но вот на математику грешить не стоит.

Может быть, действительно, в разных местах совершенно разные амплитуды колебаний. Может быть, ваши датчики закреплены не жестко. Может быть, датчики неисправны. Никто же не видит вашу установку.

Резинка, кстати, может демпфировать колебания датчика. Образуется фильтр низких частот. Исходя из жесткости резинки и массы датчика можно посчитать частоту среза фильтра и сравнить с измеряемой.

[sergey zhukov]

realeugene
Вот буквально на днях был случай. На одном редукторе датчик виброскорости начал показывать какую-то невообразимо высокую виброскорость (зубья шестеренок износились). Передвинули датчик на 10 см в сторону - показания виброскорости совсем другие. Посмотрели спектр виброскорости - пик в районе 1 кГц, довольно высокая частота. На высоких частотах показания датчиков вибрации особенно чувствительны к методу крепления, ориентации и точке установки. У нас был переносной измеритель вибрации (виброручка), так он на этом редукторе показывал разную виброскорость чуть ли не на каждом сантиметре поверхности. Скажем, в одной точке показывает 8 мм/сек, а в соседней - 28 мм/сек (причем точки с такой высокой виброскоростью сначала долго не находились). Рукой берешь - никакой ощутимой вибрации (адекватной 30 мм/сек) вроде нет. Мы сначала даже решили, что датчик неисправен: виброручка вокруг него больше 8 мм/сек не показала, а он в это же время давал 30 мм/сек.

На 100 Гц, как у ТС, все проще должно быть, конечно. Но сравнивать показания датчиков, установленных в разные места, я бы все равно не стал. Даже на вибростоле не всегда можно идеальных результатов добиться.

[Александрович]

realeugene, спасибо.

-- Вт июл 27, 2021 18:45:22 --

sergey zhukov, спасибо.