Испытания синусоидальной вибрацией

Испытание синусоидальным сигналом — один из самых первых и распространенных методов вибродиагностики. В этой статье мы разберем принцип его работы, из чего состоит установка для синусоидальных испытаний и как ее подключить.

Для начала посмотрим на графиках, как выглядит сигнал управления стендом при синусоидальных испытаниях.

Как вы видите, во время испытания синусоидальным сигналом поддерживается амплитуда сигнала и частота. Частота обычно определяется в Гц и зависит от периода колебаний.

• Пример с вентилятором. Представим, что вентилятор вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту и имеет 5 лопастей. Переводим это число в Гц, получаем: 3000 / 60 = 50 Гц и умножаем на количество лопастей 50 * 5 = 250 Гц.
• Пример с часами. Представьте себе маятник совершает полное колебание за 2 секунды, то есть стрелка переходит секунду каждый раз когда груз находится в нижнем положении. Частота такой вибрации составляет 0,5 Гц.

Амплитуду синуса задают в виде ускорения, скорости или перемещения (эти параметры довольно легко пересчитываются в друг друга). Их важно знать при выборе стенда для испытаний, потому что в разных частотных диапазонах стенды имеют разные ограничения по перемещению, скорости и ускорению.

Например, если стенд имеет ограничение по перемещению 6 мм и скорость 1,5 м/с, то эти значения совпадут ~40 Гц. Соответственно на участке до 40 Гц у стенда ограничено перемещением в 6 мм, а выше — виброскоростью 1,5 м/с.

Установка для испытаний синусом

Для проведения виброиспытаний необходимо иметь следующее:

1. Систему управления виброиспытаниями (синонимы — контроллер, СУВ).
2. Усилитель мощности.
3. Вибростенд.
4. Датчики вибрации.
5. Подготовленный режим виброиспытаний (профиль или спецификация испытаний).
6. Объект испытаний.
7. Ноутбук или компьютер с программным обеспечением для испытаний синусоидальным сигналом.

Рассмотрим каждый из элементов вибрационной испытательной установки в отдельности.

1. Контроллер

Назначение системы управления виброиспытаниями — следить за тем, чтобы сигнал, получаемый с датчика, соответствовал сигналу, запрограммированному в контроллере. Другими словами, нагружение испытываемого образца должно соответствовать заданным режимам испытаний.

Режим синусоидальных испытаний вводится в контроллер оператором. Контроллер сравнивает выходной сигнал датчика с профилем испытания синусом и вносит коррекцию, чтобы оба сигнала стали равными. Система работает по обратной связи. В действительности алгоритм управления гораздо сложней, чем это представлено, главным образом из-за нелинейности объекта испытаний и оснастки для его крепления на столе вибростенда.

За счет таких алгоритмов поддерживается режим синусоидальных испытания, заданный оператором, независимо от свойств объекта. Так при разной массе или использовании разных вибростендов нужно разное управляющее воздействие от контроллера. Однако пользователю достаточно задать, «что он хочет» получить, и контроллер сам сгенерирует необходимое управляющее воздействие.

Пример СУВ — ВС-301 от «Висом»

2. Усилитель мощности

Необходим для передачи управляющего сигнала от контроллера к вибростенду. Чем больше требуемая скорость движения, тем больше нужно напряжение. Чем больше требуемая сила или ускорение, тем больше нужен ток.

Усилитель ВС-319 от «Висом» мощностью 200 Вт

3. Вибростенд

Вибростенд имеет свои предельные эксплуатационные параметры, например, максимальное перемещение стола, максимальное ускорение и масса нагрузки. Эти ограничения, должны учитываться перед началом любого испытания. При превышении предельных параметров можно ожидать сокращение ресурса или выход из строя вибрационной системы.

Представьте себе автомобиль: чем активнее ваш стиль вождения, тем чаще он нуждается в техническом обслуживании. Поэтому существенно, чтобы вы знали и понимали предельные возможности системы.

Вибростенд TIRA и его характеристики

4. Датчик вибрации

Может выполнять разные роли:

• обратная связь для управления вибростендом,
• сбор данных,
• контроль и ограничении вибрации на объекте испытаний.

Есть датчики, основанные на разных физических принципах: пьезоэлектрические, емкостные, лазерные и другие; они могут измерять разные физические параметры вибрации ускорение (акселерометры), скорость и перемещение.

Чаще всего для испытаний синусом используют пьезоэлектрические акселерометры со встроенными усилителями, в которых выходной сигнал пропорционален ускорению. Ниже приводим примеры датчиков от разных производителей: ДВ-351 от «Висом», AP2037-100 от Globaltest, 1V151HC-00 от GTLab.

5. Профиль испытания

На графике показан режим испытания, который будем разбирать дальше в публикации. Информация на нем представлена в двух форматах — ускорение от частоты и перемещение от частоты.

Из таблицы видно, что профиль содержит по два участка с постоянными ускорением, перемещением и один участок с постоянной виброскоростью. Похожие профили применяются при испытании электроники, которая устанавливается на авиационную технику.

6. Объект испытаний

Далее в статье будем разбирать пример объекта, который выглдяит как вытянутая пластина. Один конец закреплен на вибростенде, на втором закреплен трехосевой датчик.

7. Компьютер и программное обеспечение

Последний элемент — это программное обеспечение с активированной опцией испытаний синусоидальным сигналом. В нашем примере использована программа VisProbe SL, которая позволяет настроить и запустить все виды виброиспытаний.

Как подключить установку для синусоидальных испытаний

Испытуемый объект должен крепиться к столу вибратора. Это осуществляется при помощи приспособления (оснастки). Оснастка должна передавать вибрацию от стола к объекту испытаний без искажений, неблагоприятно влияющих на результаты испытаний. Это кажется простой вещью, но на самом деле это далеко не так. Конструирование оснастки требует времени и знаний.

Вибрацию, передаваемую испытываемому образцу, нужно задавать и измерять. Измерения проводятся обычно с помощью одного или более акселерометров, но где и как должны быть установлены акселерометры — важный момент, который следуетучитывать при разработки стратегии испытаний.

Соединяем элементы вибрационной установки между собой, как показано на схемах ниже.

В системе управления вибрационными испытаниями:

• «Выход 1» соединяем с усилителем мощности.
• Управляющий датчик подключается на «Вход 1».
• Трехосевой датчик устанавливаем на объект испытаний и подключаем оси ZYX к входам 2-4 соответственно.

Схема входов и выходов прибора ВС-301 от «Висом»

Далее подаем питание на все элементы установки, запускаем на ноутбуке программу VisProbe SL, настраиваем профиль испытания.

Как провести испытания синусом?

Когда собрана установка для испытаний и на ней закреплен объект, то можно переходить к настройке профиля, запуску и проведению испытаний. Для этого воспользуйтесь нашими инструкциями.

• Как создать раписание испытания синусом
• Как настроить профиль испытания синусоидальным сигналом

Посмотрите также видеозапись вебинара, где мы демонстрируем настройку и проведение синусоидальных испытаний на оборудовании и программном обеспечении «Висом».

Узнайте больше

Остались вопросы? Свяжитесь с отделом продаж или со специалистами технической поддержки «Висом»:

• Звоните: +7 (4812) 777-007 (поддержка), +7 (4812) 777-001 (отдел продаж)
• Пишите: support@visom.ru (поддержка), contact@visom.ru (отдел продаж)
• Отвечаем в мессенджерах: +7 (920) 310-90-29 (WhatsApp, Telegram, Viber)

Также мы предлагаем услугу «Удаленные испытания», в ходе которой вы можете провести испытания синусом по заданным вами параметрам через удаленный рабочий стол.