Результаты измерения основных параметров системы управления виброиспытаниями ZETLAB

Система управления виброиспытаниями ZETLAB состоит из:

  • виброустановки (вибростенда),
  • первичных преобразователей (датчиков ускорения),
  • анализатора спектра, реализующего функции генератора и вольтметров,
  • специализированного программного обеспечения ZETLAB система управления вибростендами.

Ниже приведены характеристики системы на базе вибростенда ВС 133 и анализатора спектра ZET017-U4.

Количество входных каналов

  • 4 или 8 входных синхронных каналов.

Типы подключаемых вибродатчиков

  • Акселерометры с зарядовым выходом.
  • Акселерометры с питанием ICP.
  • Виброметры с выходом по напряжению с мгновенными значениями.
  • Датчики со стандартным токовым выходом 4-20 мА.
  • Велосиметры.
  • Датчики перемещения.

Частотный диапазон измерения вибрации

  • От 1 Гц до 10 КГц.

Динамический диапазон входного сигнала

Для измерения динамического диапазона имеется несколько характеристик:

  • SNR (Signal to Noise Ratio) — отношение сигнал / шум
  • SFDR (Spurious Free Dynamic Range) — динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих
  • SINAD (Signal to Noise Distortion Ratio) — отношение сигнал / (шум + искажения)
  • THD (Total Harmonic Distortion) — суммарный коэффициент гармонических искажений (коэффициент нелинейных искажений)

Динамический диапазон входного сигнала

SNR вычисляется как отношение среднеквадратичных значений основного сигнала и сигнала без пяти первых гармоник и постоянной составляющей.

SNR вычисляется как отношение среднеквадратичных значений основного сигнала и сигнала без пяти первых гармоник и постоянной составляющей

Для вычисления используются два вольтметра переменного тока: первый измеряет СКЗ сигнала, второй измеряет СКЗ фильтрованного сигнала. Фильтр высоких частот с частотой среза не меньшей чем 6-я гармоника основного сигнала автоматически устраняет первые пять гармоник и устраняет постоянную составляющую.

SFDR вычисляется как отношение СКЗ несущей частоты к СКЗ наибольшей гармонике шума (или паразитных гармоник).

SFDR вычисляется как отношение СКЗ несущей частоты к СКЗ наибольшей гармонике шума (или паразитных гармоник)

Программа «узкополосный спектр» может показывать значения в децибелах, поэтому расчет становится элементарным. Отношение амплитуд можно заменить разностью логарифмов и просто вычесть из значения в децибелах основной гармоники значение в децибелах максимальной из остального спектра. На приложенном рисунке максимальное значение имеет 5-я гармоника.

SINAD вычисляется одним из двух способов:

  1. Отношение мощности всего сигнала к суммарной мощности шумов и искажений.
  2. Отношение мощности несущей частоты к мощности шумов и искажений после выключения сигнала.

SINAD

THD вычисляется как отношение СКЗ суммы амплитуд всех паразитных гармоник входного сигнала к амплитуде основной гармоники:

Динамический диапазон - шум при отключенном сигнале

THD вычисляется как отношение СКЗ суммы амплитуд всех паразитных гармоник входного сигнала к амплитуде основной гармоники

Программа «Анализ нелинейных искажений» может подсчитать суммарный коэффициент гармонических искажений и выразить его в децибелах.

THD вычисление по спектру и по анализу нелинейных искажений

Основная погрешность измерения амплитуды

По методике поверки «анализатора спектра ZET 017» ЗТМС.411168.004 МП

  • ±(0,005Uн + 10,0 мВ) до 7 В ПКУ = 1
  • ±(0,005Uн + 1,0 мВ) до 0,7 В ПКУ = 10
  • ±(0,005Uн + 0,1 мВ) до 0,07 В ПКУ = 100

Если 1 В соответствует 120 дБ, то относительная погрешность не должна превышать 0,13 дБ.

По ТУ 4222-019-23516373-08 (ЗТМС.411168.002ТУ) относительная погрешность измерения виброускорения, виброскорости или виброперемещения не должна превышать 1,1 дБ.

Коэффициент нелинейных искажений

По ТУ 4222-019-23516373-08 (ЗТМС.411168.002ТУ) коэффициент нелинейных искажений не должен превышать

  • 0,1%.

Гальваническая развязка

  • Отсутствует.

Количество выходных каналов

  • 1.

Связанность выходных каналов

  • Независимый канал, фазируемый к основному каналу, обратная связь задаётся произвольным датчиком.

Частотный диапазон воспроизведения сигналов

  • 0,03 … 20000 Гц.

Динамический диапазон воспроизведения сигналов

Динамический диапазон воспроизведения сигналов

Динамический диапазон генератора

Коэффициент нелинейных искажений по всему частотному и динамическому диапазону

По ТУ 4222-019-23516373-08 (ЗТМС.411168.002ТУ) коэффициент нелинейных искажений не должен превышать

  • 0,1%.

Гальваническая развязка выходного канала

  • Отсутствует.

Реализуемые алгоритмы на контроллере

  • Синусоидальная вибрация.
  • Широкополосная случайная вибрация.
  • Классический удар.

Дополнительные алгоритмы, реализуемые на контроллере

  • Узкополосный спектр.
  • Измерение нелинейных искажений.
  • Интегратор для расчета виброскорости и виброперемещения.
  • Дифференциатор для расчета виброускорения и виброскорости.
  • Измерения АЧХ и ФЧХ.
  • Измерение частотной зависимости нелинейных искажений.
  • Оценка амплитудной неравномерности.
  • Измерение параметров резонансов, собственные частоты, добротности.
  • Построение гистограммы распределения случайных сигналов.
  • Отображение вектора колебаний трёхкомпонентного датчика.

Методы обработки входных каналов

  • По одному каналу.
  • Средний уровень по набору каналов.
  • Максимальный уровень по набору каналов.
  • Минимальный уровень по набору каналов.
  • Согласованная фильтрация по каналам.
  • Обработка по заданной формуле.

Защита по предельным параметрам

Реализовано.

Добротность удерживаемого резонанса

резонанс и антирезонанс в линейном масштабе

АЧХ реального вибростенда


вершина резонанса для вычисления добротности

Вершина графика

По известному соотношению, что добротность резонанса равна разности относительных частот со значением сигнала равным 1/√2 от значения в резонансе:

добротность резонанса

прхождение резонанса с 800 Гц

До 70 на скорости 1 октава в минуту

Скорость развертки по синусоидальной вибрации

скорость развёртки по синусу 10 окт в мин

До 10 октав в минуту

Предельная скорость нарастания и спада сигнала при синусоидальной развёртке

скорость нарастания и спада

10 дБ/сек.

Отличие плотности вероятности ШСВ от Гауссова распределения

отклонение плотности вероятности ШСВ от гауссова распределения

отклонение плотности вероятности ШСВ от гауссова распределения менее 1%.

Соотношение сигнал/шум, при котором работает система

соотношение сигнал шум

6 дБ.

Месторасположение контроллера и соединение с компьютером.

  • По шине USB до 2 метров.
  • Наличие гальванической развязки контроллера с компьютером.
  • Возможность расположения контроллера в испытательной зоне.
  • Исполнение контроллера IP 54 или IP 68.

Влияние сетевой помехи 50-60 Гц на работоспособность контроллера

  • Не влияет.