CC BY
63Компоненты и технологии, № 2'2005
Миниатюрный анализатор PULSE Lite
от компании Bruel&Kjaer
Исследование рынка анализаторов подтолкнуло Bruel&Kjaer к разработке миниатюрного недорого прибора, обладающего основными достоинствами и возможностями анализатора стандартного размера. Новинка легко помещается в карман сумки, проста и удобна в использовании. Прибор работает под управлением компьютера с операционной системой Windows. Программные пакеты PULSE Lite совместимы с семейством ранее созданных анализаторов PULSE и обеспечивают простую программную модернизацию.
Александр Кисин
Среди основных областей применения PULSE Lite, внешний вид которого показан на рис. 1 и 2, следует указать:
• анализ вибраций с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) при исследовании вибраций;
• анализ ударных воздействий с помощью БПФ — анализ резонансных частот;
• анализ частотного спектра — октавный и треть-октавный анализ;
• оценка шума изделия с помощью БПФ или октавного и треть-октавного анализа;
• анализ переходных процессов разгон — торможение (порядковый анализ);
• анализ переходных (нестационарных) процессов.
К достоинствам прибора можно отнести:
• удобство интерфейса;
• продуманные начальные настройки, удобные для большинства применений;
• компактность;
• простое и эффективное управление;
• удобство переноса данных в среду Microsoft Excel для последующей обработки;
• совместимость с семейством прежних моделей PULSE — потенциал для модернизации. Конструкция отличается компактностью, наличием 24-разрядного АЦП для измерений с высоким разрешением, двумя каналами для подключения и согласования акселерометров, микрофонов, ударных молотков и еще двумя — для подключения тахометров и иных, аналогичных по выходным сигналам датчиков (см. рис. 2).
Среди аналогов PULSE Lite выделяет ряд особенностей, позволяющих эффективно производить измерения:
• имеется преобразователь данных, совместимый с Microsoft Access;
• программа «Мастер калибровки», управляющая процедурой калибровки датчиков;
• проблемно ориентированный интерфейс пользователя отображает каждый шаг проведения измерений и позволяет быстро перемещаться на дисплее из одного окна в другое;
• удобные курсоры, которые помогают анализировать результаты измерений; в их числе «Курсор гармоник» для выделения гармоник в сигнале, «Дельта», «Справочный» и «Боковая полоса» для детального анализа спектров; «Курсор громкости» для вычисления воспринятой громкости звука; «Резонансный» для вычисления модового спада методом половинной мощности;
• простой экспорт данных из специальных пакетов в стандартные: в Microsoft Excel для последующего анализа и создания отчета; в ME'scopeVES для модального анализа; в формате ASCII для передачи с целью анализа в других программах или для формирования отчетов;
Компоненты и технологии, № 2'2005
UL0220 (Windows® XP)
4507 В
4294 Calibration Exciter
U A 0588 Preamplifier Holder
3560L Pocket Front-end
Рис. 3. Типовой набор аппаратуры для контроля вибраций или акустических сигналов
4188-А-021
1/2" Free-field Microphone, 8 Hz to 12.5 kHz, Prepolarized
4231
Sound Level Calibrator
UA1317 Preamplifier Holder
UA0801 Lightweight Tripod
040033/1
UL 0220 (Windows® XP)
4507 В
4294 Calibration Exciter
77541
ME’scopeVES7 Visual M
Impact Hammers
106 mm
3560L
Front-end
30 mm 130 mm
\
2302
Hammer
Рис. 4. Типовой набор аппаратуры для проведения испытаний на ударную нагрузку
040034/1
Таблица 1. Рекомендуемое оснащение в зависимости от размера объектов
Объект Рекомендуемый ударный молоток Рекомендуемый акселерометр
Лопатки турбины, печатные платы, жесткие диски Типы 8203 и 2647 B Малый ударный молоток с преобразователем заряда Charge-to-Delta Tron® Модель 25A Миниатюрный акселерометр
Компоненты Тип 2302-10 Ударный молоток обычного назначения Тип 4507 B-001
(0,3 фунта = 136 г) Акселерометр
Рамы автомобиля и машинное Тип 2303 Ударный молоток Тип 4507 B-004
оборудование (1 фунт=454 г) Акселерометр
Большие валы и крупное машинное Тип 2304 Кувалда Тип 4507 B-004
оборудование (3 фунта=1361 г) Акселерометр
Малые здания и малые мосты Тип 2305 Кувалда (12 фунтов=5443 г) Модель 752A13 Акселерометр
Большие конструкции или системы под воздействием сил природы Программное обеспечение к анализатору PULSE 7760 Операционный модальный анализ (технические данные BP1889)
• «Живые» отчеты в Microsoft Word, где можно изменять масштаб или модифицировать изображение и пользоваться курсором так, как будто продолжаются измерения на PULSE Lite;
• библиотека знаний PULSE с функцией поиска — указания по применению, примеры применения, технические обзоры, поучительные случаи.
Для управления PULSE Lite целесообразно использовать портативный компьютер — ноутбук.
Программное обеспечение, заказанное на Bruel&Kjaer вместе с компьютером, конфигурируется на заводе. Это самый короткий путь приступить к работе с PULSE Lite. Если же компьютер имеется, убедитесь, что его технические данные соответствуют минимальным требованиям для работы с PULSE Lite (см. раздел технических требований ниже).
Конфигурации PULSE Lite
Конфигурации — это сочетания аппаратного (прибор PULSE Lite) и программного продуктов, разработанные для решения определенного круга задач.
Рассмотрим возможности трех выпускаемых Bruel&Kjaer-конфигураций подробнее.
1. Конфигурация 3560L-L02 PULSE Lite — Базовый анализатор БПФ с 2 каналами Обеспечивает проведение испытаний в области вибрации и акустики, в том числе:
• измерение частоты и амплитуды виброколебаний и шума на базе быстрого преобразования Фурье (БПФ);
• построение контурных и каскадных графиков измерений для выявления сил, возникающих на собственных резонансных частотах при вариациях скорости исследуемых объектов;
• исследование функционирования частей объекта с помощью оверлейных измерений;
• фиксация кратковременных событий.
На рис. 3 показан типовой набор аппаратуры для контроля вибраций или акустических сигналов.
Конфигурация 3560L-L02 PULSE Lite обеспечивает также проведение испытаний ударными воздействиями, в том числе:
• применение специального ударного молотка для проведения испытаний детонации;
• исследование резонансных (собственных) частот и затуханий колебаний;
• выполнение измерений для модального анализа и для получения данных, используемых в расчетах методом конечных элементов. На рис. 4 показан набор типовой аппаратуры для проведения испытаний на ударную нагрузку.
В таблице приведено рекомендуемое оснащение для проведения испытаний.
2. Конфигурация 3560L-L04 PULSE Lite — Базовый анализатор переходных процессов с 3 каналами
Обеспечивает проведение порядкового анализа с помощью БПФ и тахометра:
• Имеет все возможности 3560L-L02 PULSE Lite плюс третий канал измерений для тахометра.
• Выявляет связь шума и вибрации объекта с работой его вращающихся элементов (двигатели внутреннего сгорания, моторы, шины).
• Позволяет строить контурные и каскадные графики, показывающие, как шум и вибрация зависят от угловой скорости вращения.
• Выявляет «порядки» — угловые скорости вращения, кратные основной угловой скорости, чтобы определить источники вибрации.
На рис. 5 показан набор типовой аппаратуры для проведения испытаний для анализа переходных процессов.
4507 В
4188—А-021 1/2" Free-field Microphone, 8 Hz to 12.5 kHz, Prepolarized
UL0220 (Windows® XP)
2647A/B/C TEDS PE to IEPE Converter
и 4294
Calibration Exciter
■ 106 mm
PE 4393
4231
Sound Level Calibrator
30 mm 130 mm
3560L Pocket Front-end
WQ 2350 Cigarette Lighter Tacho
Note: Вгье1 & Kj>Kr Tachometers MM 0012 and MM 0024 require external power supply when used with 3560 L
Рис. 5. Набор типовой аппаратуры для проведения испытаний для анализа переходных процессов
040035/1
Компоненты и технологии, № 2'2005
3. Конфигурация 3560L-L06 PULSE Lite — Базовый анализатор энергии частотного спектра (октавный и треть-октавный анализ) с 2 каналами
Обеспечивает проведение акустических измерений, в том числе:
• измерения звука, использующие стандартные 1- и 1/3-октавные фильтры;
• измерения уровня звукового давления с линейной и весовой функцией «А»;
• расширенные измерения звука, включая громкость по международному стандарту 532В;
• определение характеристики частей объекта с помощью оверлейных измерений;
• фиксация кратковременных событий.
Технические характеристики PULSE Lite
Характеристики программного обеспечения
Базовое БПФ (Конфигурация 3560 L — L 02)
• Частота
- Число линий разложения: 50-6400.
- Спектр: 10 Гц — 20 кГц за 1, 2, 5, ... и 2n шагов.
- Перекрытие: 0%, 25%, 50%, 66,67%, 75% и максимум.
• Усреднение
- Способ: экспоненциальное, линейное, равномерное.
- Выбор способа: определяется пользователем.
- Временное взвешивание: кратковременное или длительное.
- Запуск: произвольный, от сигнала или вручную.
Базовый спектральный анализ (Конфигурация 3560 L — L 06)
• Частота
-Диапазон: 16 Гц — 8 кГц (октавный анализ); 16 Гц — 16 кГц (1/3-октавный).
- Ширина полосы частот: октава и 1/3 октавы.
- Взвешивание: линейное и «А».
• Усреднение
-Линейное: время усреднения, определяемое пользователем.
-Экспоненциальное: 1 с (медленно) и 1/8 с (быстро).
-Хранение: без фиксации максимума и с фиксацией максимума.
- Запуск: произвольный или вручную.
Ударные испытания (Конфигурация
3560 L — L 02)
• Частота
-Число линий разложения: 50-6400.
- Спектр: 10 Герц — 20 кГц за 1, 2, 5, ... и 2П шагов.
• Усреднение
- Способ: экспоненциальное, линейное, равномерное.
- Выбор способа: определяется пользователем.
• Запуск
- Уровень срабатывания: определяется пользователем.
- Задержка: 10% от продолжительности записи.
Анализ переходных процессов (Конфигурация 3560 L — L 04)
• Частота
-Число линий разложения: 50-6400.
- Спектр: 10 Герц — 20 кГц за 1, 2, 5, ... и 2П шагов.
-Перекрытие: 0%, 25%, 50%, 66,67%, 75% и максимум.
• Усреднение
- Способ: экспоненциальное.
- Выбор способа: определяется пользователем.
- Временное взвешивание: окно Ханинга.
• Триггер
- Старт: определяется пользователем в об/мин.
- Стоп: определяется пользователем в об/мин.
• Характеристики вращения
- Импульсы: определяются пользователем (от 400 до 1200000 импульсов в минуту).
- Порядки: до четырех определяемых пользователем порядков.
Характеристики аппаратной части
• Диапазон частот на входах 1 и 2:
5 Гц — 20 кГц-3 дБ.
10 Гц — 18 кГц-0,3 дБ.
• Частота выборки: 48 кГц.
• Входное напряжение:
Входы 1 и 2: 7,07 В (пиковое).
Входы для тахометра 1 и 2:
22,36 В (пиковое).
• Входное полное сопротивление: > 20 кОм.
• Максимально допустимое напряжение: При настройке на прием напряжения:
±50 В.
При настройке на прием заряда (входы 1 и 2): -10 В, +30 В.
• Питание датчиков (входы 1 и 2):
3 мА и не более -24 В.
• Перекрестные помехи: < -90 дБ на 1 кГц.
• Нелинейные искажения: < -80 дБ на 1 кГц.
• Разрешение: 24 разряда.
Динамический диапазон: 100 дБ при минимальном сигнале, соответствующем шуму при коротком замыкании на входе.
• Сдвиг фаз между входами 1 и 2:
±0,1° на 20 Гц.
±1° на 20 кГц.
• Определение перегрузки: короткое замыкание и обрыв кабеля, цифровое переполнение.
• Размеры (ВxШxГ): 30x106x130 мм.
• Вес: 300 г.
Минимальные требования к компьютеру:
• Операционная система Microsoft Windows 2000.
• Частота процессора 750 МГц.
• 256 Мбайт ОЗУ.
• Разрешение экрана — 1024x768.
Заключение
Конкретная задача, для которой приобретен PULSE Lite, не является единственным его использованием. Опираясь на десятилетия опыта Bruel&Kjaer и связь с семейством анализаторов PULSE, этот анализатор позволяет решить широкий круг задач по измерениям звука и вибраций самого разного уровня требований. Иначе говоря, если вы купили PULSE Lite, а позже обнаружили потребность в расширении области измерений, PULSE Lite благодаря связи с PULSE гарантирует быструю модернизацию и адаптацию для решения новой задачи.
