はじめに

自転車に乗ったりおもちゃを床に押し付けたりして育った人は、外力による物体の加速を本質的に理解しています。振動データと、加速度,衝撃,変位などのパラメータは、非常に多くのアプリケーションでとてもに重要です。

振動とは?

振動は物体に作用する力がゼロである平衡位置の周りの物体の振動、または反復運動と見なすことができます。

振動は通常、製造公差,クリアランス,機械部品間の転がりやこすり接触、回転および往復運動する部材の不均衡な力の動的な影響により発生します。多くの場合、重要ではない小さな振動が他のいくつかの構造部品の共振周波数を励起し、主要な振動および騒音源に増幅される可能性があります。これが、振動の監視が非常に重要である理由です。

振動体は基準位置を中心とした振動運動を表します。1秒間に完全な運動サイクルが発生する回数を周波数と呼び、ヘルツ(Hz)で計測されます。

運動は音叉のように単一の周波数で発生する単一の成分、または内燃機関のピストン運動のように、異なる周波数で同時に発生するいくつかの成分で構成されます。

下の写真では、音叉の動きを見ることができます。音叉は、二股フォークの形の音響共振器です。表面や物体にぶつけて振動させると一定のピッチで共鳴し純粋な楽音を放ちます。

加速度センサとは何ですか?

加速度センサは加速度を計測する装置です。一般的な加速度センサは、ばねに取り付けられた減衰質量のように機能します。加速度にさらされるとこの質量が移動します。この変位が計測され有効な単位に変換されます。

一般的な3軸加速度センサ ※画像提供:Dytran Inc. https://www.dytran.com

加速度センサは次の計測に使用できます。

  • 振動:物体はつり合い位置から運動が実行されると振動すると言われます。振動は、輸送環境や航空宇宙環境で見られるか、シェーカーシステムによってシミュレートされます。
  • 衝撃:一般に構造の共振を励起する過渡的励起。
  • モーション:モーションは、ロボットアームの動きや自動車のサスペンションの計測など、動きの遅いイベントです。
  • 地震:これは運動または低周波振動です。この計測には通常、特殊な低ノイズ高分解能加速度センサが必要です。
  • 傾斜

加速からいくつかの重要な値を導き出すことができます。たとえば、物体の質量(m)がわかっている場合は、その加速度(a)を乗算して、力(F)を導出できます。

F = ma

加速度センサの種類

加速度センサにはさまざまな種類があり、さまざまな技術を使用しており、他の要因の中でも特に仕様とアプリケーションが非常に異なります。静的加速度を計測できるかどうかに基づいて、これらのセンサを2つの広いカテゴリーに分類できます 。

  • AC加速度センサ:チャージおよびIEPE加速度センサ
  • DC加速度センサ:容量性,ピエゾ抵抗,およびMEMS加速度センサ

AC加速度センサ

これらのセンサは動的イベントの計測に使用されます。つまり、DCまたは静的加速度を計測できず加速度の変化しか計測できません。

通常、振動は高周波信号であり、高速DAQシステムが必要です。これが、比較的低速サンプリングのデータロガーがこれらの計測に使用されない理由です。これらのセンサ内で使用されるさまざまなテクノロジーがあり、それぞれがアプリケーションと環境に独自に適しています。

圧電型加速度センサは 、1880年にピエール(Pierre)とジャックキュリー(Jacques Curie)によって発見された圧電効果を利用しています。特定の材料、特に水晶とセラミックは、ストレスに反応して電荷または電圧を生成することを発見しました。この応答は、加えられた応力に対して線形であることがわかりました。「ピエゾ」という言葉は、ギリシャ語で「圧搾する」という意味の「ピエゼイン(Piezein)」に由来します。

現在、利用可能なAC加速度センサセンサには、2つの一般的なタイプがあります。

  • チャージ加速度センサ
  • IEPE加速度センサ

DC(およびAC)加速度センサ

DC加速度センサは静的(DC)加速度を正確に計測できることが重要です。また、DC加速度センサ は動的(AC)振動も計測できますが、通常、AC加速度センサの帯域幅が広くないことに注意することも重要です。AC加速度センサ は、動的計測アプリケーション用に特別に設計されています。

動的(AC)加速度センサは、ほとんどの場合DC加速度をまったく計測できません。ただし、DC加速度を短時間で計測できる設定可能な時定数を持つものもあります。

現在、利用可能ないくつかの一般的なタイプのDC加速度センサがあります。

  • 容量性加速度センサ
  • ピエゾ抵抗型加速度センサ
  • MEMS加速度センサ

MEMSは、内部の静電容量式またはピエゾ抵抗式センサ技術を指す場合があることに注意してください。

これらのタイプのACおよびDC加速度センサをそれぞれ詳しく見てみましょう。

チャージ加速度センサ

従来の電荷センサでは、変位軸の加速によって引き起こされる応力により、加速量に応じて強度が変化する荷電イオンの流れが生成されます。センサ内部では、圧電材料(通常は石英または圧電セラミック)が固定質量の横に配置されています。センサハウジングが計測軸に沿って加速されると、圧電材料への質量の応力または「圧迫」効果により、材料から電荷が出力されます。この電荷は、DAQシステムで計測できます。

典型的なチャージ加速度センサ ※画像提供:PCB Electronics [https://www.pcb.com]

電荷センサは、DEWESoftのSIRIUS CHG電荷増幅器などの特殊な電荷モードシグナルコンディショナを必要とする高インピーダンス出力を備えています。

チャージタイプの加速度センサは、非常に広い帯域幅,ダイナミックレンジ,および非常に広い温度動作範囲を備えています。

高インピーダンスの電荷信号はRF(無線周波数)およびEM(電磁)干渉の影響を非常に受けやすいため、電荷センサには特殊なローノイズケーブルが必要です。ケーブルを移動すると信号にノイズが発生するため、ケーブルの配線には細心の注意を払う必要があります(ケーブル結束の小さな圧力でもノイズが発生する可能性があります)。

チャージセンサの長所と短所

長所

  • 電源は必要ありません
  • シンプルな設計により、最も耐久性があり、最も広い動作温度範囲
  • ノイズなし、最高の分解能
  • 優れた動特性
  • 非常にリニアな出力
  • 高温環境(500℃以上)に耐えることができます
  • 非常に高い衝撃振幅範囲
  • より小さなセンサ設計が可能です

短所

  • それらは比較的高価なシグナルコンディショナを必要とします
  • ノイズの影響を受けやすいため、ケーブル長は短くする必要があります(<10m)
  • 高価なローノイズケーブルが必要です
  • 動的および準静的計測アプリケーションに限定されます
  • 静的加速度は計測できません

一般的なチャージ加速度センサアプリケーション

  • 自動車試験
  • 航空宇宙および防衛試験
  • 高帯域幅アプリケーション
  • 落下試験
  • 自由落下試験
  • 機器状態のモニタリング
  • 高温アプリケーション

IEPE加速度センサ

チャージ加速度センサのケーブル配線とノイズの問題を回避するために、エンジニアは小さなアンプをセンサハウジングに実装する方法を考え出しました。このアンプは、高インピーダンス出力を低インピーダンスの出力に変換します。これにより、低コストの長いケーブルでの出力が容易になります。

また、RFおよびEM干渉に対する感度を劇的に低下させます。これらのセンサは、IEPEセンサと呼ばれ、電子機器が統合されているという事実を指しています。頭字語は「Integrated Electronics、PiezoElectric」を意味します。

センサ内部では、圧電材料(通常は石英または圧電セラミック)が固定質量の横に配置されています。センサハウジングが計測軸に沿って加速度を受けると、圧電材料への質量の応力または「圧迫」効果により材料から電荷出力が誘導され計測できます。この部分は、電荷センサとまったく同じです。違いは、IEPEセンサにシグナルコンディショナが含まれていることです。

質量が圧電素子に圧縮力を及ぼす圧縮型圧電加速度センサ

質量が圧電素子にせん断力を及ぼすせん断型圧電加速度センサ

PCB Piezotronics社も、独自の頭字語ICP®を使用してこれらのセンサを参照していることに注意する必要があります。ICP®は、「Integrated Circuit, Piezo-electric」を意味すると定義しています。(ICP®はPCB Group、Inc.の登録商標です)。 DEWESoftは業界標準の頭字語IEPEを使用します。

外部電源を必要としない電荷センサとは異なり、これらのIEPEセンサ内の小さなアンプには電力を供給する必要があります。また、センサ内にアンプが存在するだけで少量の質量が追加されますが、さらに重要なことにセンサの動作温度範囲が大幅に低下します。センサ源は、信号ラインに定電流電源を作成する外部IEPEシグナルコンディショナーによって供給される必要があります。

IEPEセンサは静的な加速度ではなく動的な加速度を計測するために作られているため、このDC電源電圧は計測値に影響を与えません。IEPEセンサ用に作られたシグナルコンディショナは、通常、CHARGEセンサ用に作られたものよりも安価です。それは基本的に、センサに電力を供給するために選択可能な定電流励起を供給することができる単なる電圧コンディショナです。

IEPEセンサの長所と短所

長所

  • ケーブル長やケーブル品質に関係なく感度を固定
  • 出力信号が高いほどノイズが少なくなります
  • より長いケーブルは問題ありません
  • 計測システムに安価なIEPEシグナルコンディショナが必要です
  • 優れた動的応答
  • 低インピーダンス出力は長いケーブルで出力できます
  • ほこりや湿度などのより厳しい条件に耐えます
  • 本質的なセルフテスト機能

短所

  • 定電流励起が必要です(バッテリーの稼働時間を短縮します)
  • 動作温度の上限は約120°Cに制限されています
  • 静的な信号は計測できません
  • 固有のノイズ源

一般的なIEPE加速度センサアプリケーション

  • 自動車試験
  • 航空宇宙および防衛試験
  • 高帯域幅アプリケーション
  • 落下試験
  • 自由落下試験
  • 機器状態のモニタリング

容量型加速度センサ

容量型加速度センサは通常、低周波数範囲で優れた性能を発揮します。センサハウジング内では、2つの平行板コンデンサが差動モードで動作します。2つの追加の固定値コンデンサが接続され、4つすべてがフルブリッジとして接続されます。

これらの構造は、センサハウジング内に近接して配置されているため、加速されたときに、それらの間のギャップに小さな静電容量が生成されます。ブリッジ回路の出力は、この静電容量の変化に応じて直線的に変化します。

典型的な静電容量(およびMEMS)加速度センサは、上図に示すように、基準フレームへの機械式サスペンションシステムに取り付けられたプレートを備えた可動質量で構成されています。

このセンサの精度は、静電容量を検出するために散在した「くし」の歯の構造を使用することによって改善されます。これらはいくつかの方法で配置できます。したがって、このセンサは動的(AC)加速度と静的(DC)加速度の両方を計測できます。

静電容量センサの長所と短所

長所

  • AC加速度とDC加速度の両方を計測できます
  • 非常に小さく安価に作ることができます(精度は多少制限されます)

短所

  • ピエゾ電荷とIEPEセンサのような高帯域幅の欠如
  • 特にチャージセンサの高い動作衝撃と温度範囲の欠如

一般的な容量性加速度センサアプリケーション

容量型加速度センサは、非常に小さく安価に作成できるため、多くの商用および民生用アプリケーションで使用されています。使用例は次のとおりです。

  • 携帯電話:画面の方向転換,クラッシュ検出
  • エアバッグの展開のための自動車
  • ビデオゲームコントローラーの姿勢検出
  • ドローン
  • さらに多くのアプリケーション

ピエゾ抵抗型加速度センサ

DC加速度センサのもう1つの一般的な技術は、ピエゾ抵抗に基づいています。圧電センサのように水晶またはセラミック要素を使用する代わりに、ピエゾ抵抗加速度センサ(ひずみゲージ)を使用して加速度を検出します。これにより、最大約6~8 kHzの静的(DC)と動的(AC)の両方の加速度を計測できます。質量の内部減衰は、流体またはガスで行われます。

一般的なピエゾ抵抗型加速度センサ ※画像提供:INDUSTIC.COM

一般的なピエゾ抵抗型加速度センサの出力は差動であり、ノイズ性能の点で優れています。多くの場合、SIRIUS STGタイプのように、高品質のひずみゲージシグナルコンディショナが必要です。これらのセンサの一部は、高衝撃アプリケーションで良好に機能するように設計されており、10000 gを超える計測が可能です。

ピエゾ抵抗型加速度センサの長所と短所

長所

  • DC出力は、AC出力センサよりも積分および二重積分エラーを回避できるため、速度および
    変位アプリケーションに最適です
  • 0 Hzまで計測できます
  • 静的角度を計測できます
  • 差動出力

短所

  • 動的アプリケーションにはあまり適していません
  • 内部電子機器のため、動作温度範囲が制限されています
  • 上限帯域幅が低kHz範囲に制限されています

一般的なピエゾ抵抗型加速度センサアプリケーション

  • 自動車試験
  • 航空宇宙および防衛試験
  • 高衝撃計測
  • あらゆる種類の非動的衝撃および振動計測

MEMS加速度センサ

上記の機械式加速度センサに加えて、電気機械式センサ(別名MEMS)も利用できます。CHARGEおよびIEPEセンサは、通常0.3 Hz~10 Hzで計測を開始するため、静的な計測や非常に低い周波数の計測を行うことはできません。Micro-Electro-Mechanical Systemセンサ(MEMS)は優れたソリューションです。

MEMS加速度センサには、単軸バージョンと3軸バージョンがあります。

Dytran MEMS DC加速度センサ ※画像提供:PCB Piezotronics

MEMS加速度センサの長所と短所

長所

  • 静的/低周波計測に最適です(最低0 Hzまで計測可能)
  • 静的角度を計測できます

短所

  • 内部電子機器のため、動作温度範囲が制限されています
  • 上限帯域幅が低kHz範囲に制限されています
  • 振幅範囲は400 gに制限されています

一般的なMEMS加速度センサアプリケーション

  • 耐震工事
  • 構造モニタリング
  • ジャイロ測位システム
  • 自動車試験
  • エアバッグのテスト

加速度センサタイプの比較表

加速度センサ
タイプ
長所 短所
IEPE
加速度センサ  
  • ケーブル長とケーブル品質に関係なく固定感度
  • 出力信号が高いほどノイズが少ない
  • より長いケーブルは問題ありません
  • 計測システムに安価なIEPEシグナルコンディショナが必要
  • 優れた動的応答
  • 低インピーダンス出力は長いケーブルで送信できます
  • 汚れや湿度などのより厳しい条件に耐えます
  • セルフテスト機能
  • 定電流励起が必要(バッテリーの稼働時間を短縮)
  • 動作温度の上限は約120°Cに制限されています
  • 静的信号を計測できません
  • 固有のノイズ源
チャージ
加速度センサ
  • 電源は必要ありません
  • シンプルな設計により、最も耐久性があり、最も広い動作温度範囲
  • ノイズなし、最高の解像度
  • 優れた動特性
  • 非常に線形な出力
  • 高温環境(500℃以上)に耐えることができます
  • 非常に高い衝撃振幅範囲
  • より小さなセンサ設計が可能
  • 彼らは比較的高価なシグナルコンディショナを必要とします
  • ノイズの影響を受けやすいため、ケーブル長は短くする必要があります(<10m)
  • 高価な低ノイズケーブルが必要
  • 動的および準静的計測アプリケーションに限定
  • 静的加速度は計測できません
容量性
加速度センサ
  • AC加速度とDC加速度の両方を計測できます
  • 非常に小さく、安価に作成できます(精度に制限があります)
  • ピエゾ電荷とIEPEセンサの高帯域幅の欠如
  • 特にチャージセンサの高い動作衝撃と温度範囲の欠如
ピエゾ抵抗型
加速度センサ
  • DC出力は、AC出力センサよりも積分および二重積分エラーを回避できるため、速度および変位アプリケーションに最適
  • 0 Hzまで計測可能
  • 静的角度を計測できます
  • 差動出力
  • 動的アプリケーションにはあまり適していません
  • 内部電子機器のため、制限された温度動作範囲
  • 低帯域幅に制限された上限帯域幅
MEMS
加速度センサ
  • 静的/低周波計測に最適
  • 静的角度を計測できます
  • 内部電子機器のため、制限された温度動作範囲
  • 低帯域幅に制限された上限帯域幅
  • 振幅範囲は400 gに制限

加速度センサの選択に関する重要な考慮事項

振動,衝撃,振動計測をするために設計された多種多様なセンサがあります。センサを選択する際に検討すべき最も重要な項目は次のとおりです。

グランドアイソレーション(絶縁)

テスト中の物体が導電性で接地電位にある場合に非常に重要です。計測器と加速度センサの間の接地電圧レベルの違いにより、接地ループが発生し誤ったデータ読み取りが発生する可能性があります。

感度

理想的には、高出力レベルが必要ですが、高感度には通常、比較的大きくて重いセンサが必要です。DEWESoftプリアンプは低レベル信号を低ノイズで処理できるように設計されているためこれは重大な問題ではありません。

低域

センサには、計測する周波数よりも高いハイパスカットオフが必要です。たとえば、周波数が1~5 Hzの製紙工場でテストする場合は、0.3 Hz(またはそれ以下)の帯域幅を持つセンサ必要であることを意味します。これらのアプリケーションには、チャージまたはIEPEが最適です。静的加速度を計測する必要がある場合は静電容量やMEMSなどの別のセンサが必要です。

帯域幅(周波数範囲)

これは、センサの(上部)帯域幅です。小さな質量の加速度センサは、最大180 kHzの共振周波数を提供できますが、やや大きくて高出力の汎用加速度センサの場合、20~30 kHzの共振周波数が一般的です。

振幅範囲

電荷センサは大きな振幅範囲を実現します(特別に設計された衝撃センサは100,000 gを超える振幅範囲を持つ可能性があります!)が、IEPEセンサもかなり高い(最大1000 g)です。通常、MEMSセンサの範囲は非常に限られています(数百gまで)。ほとんどのアプリケーションでは、IEPEセンサは問題ありませんが、高振幅レベルの場合、電荷センサの方が優れています。

残留ノイズレベル

これは、センサが計測できる最低の振幅レベルを定義します。範囲が広いセンサはノイズレベルも高いため、最適な計測範囲のセンサを使用する必要があります。

IEPEセンサのダイナミックレンジは非常に高くなっています。チャージセンサも似ていますが、ケーブル内でノイズが発生しやすいことを考慮する必要があります。容量センサとMEMSセンサはダイナミックレンジが狭くなります。温度範囲 電子機器を含むすべてのセンサは、130℃までの限られた高温範囲を持っています。チャージセンサ温度範囲ははるかに高く、最大500℃です。ただし、これには高温ケーブルも必要です。

温度範囲

電子機器を含むすべてのセンサは、130℃までの限られた高温範囲を持っています。チャージセンサ温度範囲ははるかに高く、最大500℃です。ただし、これには高温ケーブルも必要です。

すべての圧電材料は温度に依存するため、周囲温度が変化すると加速度センサの感度も変化します。圧電加速度センサは、計測環境で温度過渡と呼ばれる小さな温度変動にさらされると、変動する出力を示します。これは通常、非常に低いレベルまたは低周波数の振動が計測されている場合にのみ問題になります。最新のせん断型加速度センサは、温度過渡に対する感度が非常に低くなっています。加速度センサを250℃より高い温度で表面に固定する場合、ヒートシンクとマイカワッシャーをベースと計測面の間に挿入できます。表面温度が350~400℃の場合、この方法により、加速度センサのベースを250℃未満に保つことができます。

MEMSセンサの温度範囲は、内部の電子機器によって制限されます(-40℃~125℃)。

質量

モーダルテストでは、質量負荷効果のため、質量が大きな要因になる可能性があります。(構造に追加するすべての質量は、その動的動作を変更します。)原則として、センサの質量は、取り付けられている振動部品の動的質量の1/10以下でなければなりません。

また、その他の考慮事項もあります。たとえば、ケーブルノイズ、温度範囲、横振動などです。知っておくべき重要なことは、DEWESoftのハードウェアとソフトウェアは、振動/加速テストから最良の結果を得るのに役立つようにゼロから設計されているということです。

多くのセンサタイプがあり、各タイプにはそれらを製造するメーカーのモデルが多数あります。ただし、このセクションでは、世界中の圧倒的な数のアプリケーションで使用される主なタイプに焦点を当てます。

グラウンドループ

加速度センサと計測機器は別々に接地されているため、接地ループ電流は加速度センサケーブルのシールドを流れる可能性があります。絶縁センサ、絶縁アンプを使用するか、または絶縁スタッドを使用して加速度センサベースを取り付け面から電気的に絶縁することにより、グランドループを遮断します。

ケーブルノイズ

出力インピーダンスが高いため、ケーブルノイズは主に圧電加速度センサの問題です。これらの障害は、トリボノイズまたは電磁ノイズに起因する可能性があります。トリボノイズは、ケーブル自体の機械的な動きによって加速度センサケーブルに誘導されることがよくあります。これは、ケーブルを構成するレイヤーの動的な曲げ、圧縮、および張力による局所的な容量と電荷の変化に起因します。この問題は、適切な加速度センサケーブルを使用し、加速度センサンサのできるだけ近くにケーブルをテーピングまたは接着することで回避されます。

稼働中の機械の近くに配置すると、加速度センサケーブルに電磁ノイズが発生することがよくあります。

TEDSの互換性

一部のセンサにはTEDSチップが内蔵されており、互換性のあるデータ収録機器によって電子的に識別できます。TEDS(トランスデューサ電子データシート)は、IEEE 1451およびIEEE 1588に準拠した標準インタフェースです。デバイスに関する重要な情報を保存します。

互換性のあるDEWESoftシグナルコンディショナーとDewesoft Xソフトウェアにより、TEDSセンサは「プラグアンドプレイ」方式で動作します。シグナルコンディショナーはセンサに関する情報を読み取り、適切なゲイン、スケーリング、単位、およびその他のセンサ設定を自動的にセットアップします。

多くのセンサを使用するエンジニアは、大規模なテストをセットアップするときにTEDSテクノロジーが非常に時間の節約になると感じています。TEDSの自動化は、人的ミスを防ぐこともできます。

加速度センサを取り付ける方法

センサはさまざまな方法で取り付けることができます。センサの帯域幅は取り付け方法に特に敏感です。加速度センサを計測点に取り付ける方法は、実際の振動計測から正確な結果を得るための最も重要な要素の1つです。ずさんな取り付けは、取り付けられた共振周波数の減少をもたらし、加速度センサの有効な周波数範囲を著しく制限する可能性があります。

  • スタッド:試験片に穴を開け、センサをネジで表面に固定するのが最適です。これはセンサの性質には影響しません。
  • 接着剤:帯域幅にそれほど影響を与えないもう1つのタイプのマウントは、薄い両面接着テープまたは蜜蝋です(これは温度範囲に制限されています)。
  • 磁石:機械診断で非常に広く使用されている取り付け手法は、センサを磁石に取り付けることです。これでも良好な帯域幅が得られますが、当然、表面は強磁性体でなければなりません(アルミニウムやプラスチックではありません)。取り付けクリップを使用できるセンサでは、取り付けクリップを前に接着してからセンサ自体を取り付けることができます。

すばやい解決策は、ロッドに手を当ててセンサを押し下げることでもあります。これは、到達が困難な一部の場所で役立ちますが、帯域幅が1÷2 kHzにカットされます。

加速度センサは、目的の計測方向がその主な感度軸と一致するように取り付ける必要があります。加速度センサは横方向の振動にもわずかに敏感ですが横感度は通常主軸感度の1%未満なのでこれは通常無視できます。

以下のグラフは、さまざまな取り付け方法による帯域幅の減少を示しています。

加速度センサと振動解析アプリケーション

加速度センサの主要な振動計測アプリケーションのいくつかは、前のセクションで説明されています。これは簡単な要約といくつかの追加情報です。

試験タイプ チャージ IEPE 容量型 抵抗型 MEMS
業種別          
自動車試験 ○* ○*
航空宇宙および軍事試験   ○*
落下試験    
自由落下試験    
機械状態監視 ○* ○*  
消費者製品(携帯電話、ビデオゲーム)      
ドローン      
ジャイロ/位置決め        
構造テスト    
地震学        
パフォーマンス基準別          
高温        
高帯域幅      
*帯域幅内

以下は、加速度センサが使用される一般的な振動解析アプリケーションの一部です。

オーダトラッキング解析

オーダトラッキング解析は、共振や安定した動作点などの回転機械の動作状態を判別し振動の原因を判別するためのツールです。

DewesoftXのオーダートラッキング

DewesoftXのオーダトラッキング解析には多くの解析機能があります。

  • 時間,周波数,次数ドメインの同時計測
    これは、システムの高いサンプルレートと高度なエイリアスフリーのリサンプリング技術によって可能になりました。
  • 角度センサのサポート
    タコ,エンコーダー,歯車の歯,欠歯または二重歯のある歯車のすべての角度センサ、テープセンサなどがサポートされ、特許取得済みのSuperCounter®テクノロジーを使用して、10ナノ秒の分解能で角度と回転速度を完全に決定します
  • 豊富な視覚化
    上のスクリーンショットに示すように、周波数と次数の3Dプロットは、マシンの正常性を判断するための優れたツールです。ナイキスト,ボード,キャンベルのプロットは、データ表示に利用できます。生値または次数表示によるトラッキング解析は、ターボ機械解析に最適です。
  • 高度な演算
    次数と時間領域の高調波は、振幅と位相で簡単に抽出でき、ランアップモードまたはコーストダウンモードでの回転速度または時間に対して利用できます。
  • リアルタイムの計算
    オーダトラッキング解析ソリューションは、無制限の入力チャネルでのリアルタイムのデータ取得,保存,視覚化,および計算を提供します。複数の回転タイプの機械を同時に観察および解析できます。

衝撃応答スペクトル(SRS)解析ソリューション

機械的衝撃パルスは、衝撃応答スペクトル(SRS)の観点から解析されることがよくあります。SRSは、一連の独立した単一自由度(SDOF)システムへの基本入力として衝撃パルスが適用されることを前提としています。SDOFシステムは、各システムに固有の固有周波数があることを前提としています。

SRSテストを実行するDEWESoft KRYPTON DAQシステム

Dewesoft X SRS画面

  • ISO規格のサポート
    衝撃応答スペクトルは、再現性とコンプライアンスに関するISO 18431-4規格に従って計算されます。
  • 高速セットアップ
    TEDSインタフェースは、センサを自動的に識別してセットアップするため、時間を節約し人的エラーを排除します。
  • 選択可能な周波数スパン
    周波数スペクトルの演算範囲を自由に定義できます。
  • ダンピングクオリティ係数
    オフラインモードでもダンピング比または品質係数の選択を更新できるため、エンジニアは比較のために同じデータセットに異なる係数を適用できます。
  • 高度な演算
    コンポジット/マキシマックス,一次,残差などの関連パラメータがリアルタイムで計算されます。周波数領域スペクトルの結果は、加速度,速度,または変位として表示できます。
  • データのエクスポート
    記録されたデータと計算されたパラメーターは、Matlab®,Excel®,Diadem®,FlexPro®,UFF(Universal File Format)などのさまざまな標準データ形式でエクスポートできます。

サイン低減テスト-COLA信号によるサイン処理

サイン低減またはサイン処理テストは、データ収録システムを振動シェーカーのCOLA(定出力レベル振幅)信号とシームレスに統合および同期します。これにより、エンジニアは多数のチャネルの構造特性を詳細にリアルタイムで評価できます。

【動画】Dewesoftによる正弦波処理テスト

リアルタイム解析応答ポイントでのピーク,RMS,位相,THDのリアルタイム計算,および構造全体の参照ポイントと応答ポイント間の伝達関数を同時に取得します。

  • 無制限のチャネル数
    サイン処理はすべてのリアルタイム機能を維持しながら、無制限の数のチャネルで実行できます。
  • 強力な演算
    真のオクターブ解析を正弦波処理およびFFTと同時に、すべてのチャネルでリアルタイムに同時に実行できます。ソフトウェアに組み込まれた広範な演算ライブラリから、追加の数学関数を追加できます。
  • オンラインとオフラインのアニメーション
    テスト結果の品質は、計測中(および計測後)に異なる投影を使用した3方向すべての構造のアニメーションによって決定できます。
  • 簡単セットアップ
    TEDSテクノロジーは、ソフトウェア内でセンサを自動的に検出して設定します。チャネルをその場所に割り当ててすばやく計測を開始します。
  • 高度な保存オプション
    自動保存はトリガー条件で構成でき、人的エラーを排除し高価なプロトタイプと独自の構造で一貫したテスト結果を保証します。
  • 周波数検出の異なるモード
    よく知られている周波数検出のゼロクロッシング法に加えて、Dewesoftはヒルベルト変換をサポートしており、周波数の優れた読み取りを可能にし、より滑らかで連続的なデータをもたらします。
  • 簡単なデータのエクスポートとレポート
    レポート目的で、データをUNVやExcel®などの標準形式にエクスポートできます。

オクターブ解析

オクターブ解析は、その対数周波数軸により音の計測だけでなく、予知保全やモニタリングにも不可欠なツールです。この場合、マイクを使用して音声をキャプチャします。オクターブ解析は、多くの場合、衝撃や振動のテストなど加速度センサを含むテストと組み合わせて行われるため、ここで説明されています。

Dewesoft Xのオクターブバンド解析

Dewesoftオクターブ解析ソリューションは、オクターブフィルターのIECおよびANSIクラスI仕様のすべてを満たします。

FFTスペクトラムアナライザと周波数アナライザ

FFTスペクトル解析は、衝撃および振動領域で作業するエンジニアにとって不可欠なツールです。周波数と振幅の刺激に対するテスト対象の物体の応答をさらに詳しく調べることは、システムの設計と改善に不可欠です。

Dewesoft X FFTおよび周波数アナライザ画面

FFTおよび周波数解析に使用されるシステムには、高度なカーソル機能,自由に選択できる高いライン解像度,柔軟な平均化,および詳細な周波数解析のための高度な機能が必要です。DEWESoftシステムは、これらすべてとそれ以上の機能を提供します。

  • リアルタイムFFTスペクトル解析
    DEWESoftスペクトラムアナライザは、無制限の入力チャネルでリアルタイムFFT解析を提供します。
  • 無制限の入力チャネル
    DS DAQシステムには、実質的に無制限の入力チャネル構成があります。Dewesoft Xソフトウェアは、それらの一部またはすべてに対して同時にFFT解析を実行できます。
  • 平均化(アベレージング)
    線形,ピーク,指数平均,またはブロックベースの計算による全体(平均)FFTが利用可能です。
  • 任意のライン分解能が可能
    最も要求の厳しいタスクに合わせて、最大64.000ラインの選択可能なライン分解能。
  • カーソルとマーカー
    FFTビジュアルコントロールは、現在選択されているポイントの値をマーカーで表示できます。使用可能なマーカーは、最大マーカー,フリーマーカー,ズームマーカー,サイドバンドマーカー,ハーモニックマーカー,RMSマーカー,デルタマーカーなどです。
  • カーソル値の評価
    革新的なウィンドウ補間技術により、正確な振幅と周波数を推定できます。
  • 高度な演算
    オートスペクトル,クロススペクトル,複素スペクトル,ウォーターフォールスペクトル,ケプストラム(ベアリング障害、音声処理用),両面フルFFT(ローターワール解析用),STFT(非定常信号用),エンベロープ検出(ベアリング障害用)解析)。

回転およびねじり振動解析

ねじり振動は、回転シャフトの故障の原因となる可能性があります。これが発生すると、突然停止する工場の生産ラインであろうと、推進力を突然失う自動車やヘリコプターであろうと、システム全体がコスト高になり、破局的になる可能性さえあります。これが、回転およびねじり振動解析が非常に重要である理由です。

Dewesoft Xによる回転/ねじり振動アプリケーション

Dewesoft回転およびねじり振動解析モジュールとオーダトラッキング解析モジュールを組み合わせることで、自動車,産業,または発電アプリケーションにおけるシャフト,クランクシャフト,ギアのトラブルシューティングに最適なツールです。

  • 簡単なセンサ設定
    DS演算モジュールは、あらゆるタイプのセンサをサポートします。センサのタイプは、ローターの両端でまったく異なる場合があります。特許取得済みのSuperCounter®テクノロジーは、回転角度と速度を決定するときに10nsの分解能を提供します。
  • すべての計測データへのアクセス
    基準角度、個々のセンサの回転角度,速度と加速度,ねじれ角度と速度などのすべてのデータは、高度な解析に利用できます。
  • 高度な演算
    さまざまな入力フィルターと回転DCフィルターも利用できます。エンジニアは、ギアボックス解析用のカスタム回転速度比を入力できます。
  • 総合的なオーダトラッキング
    オーダトラッキング解析と密接に組み合わせて、周波数源と同じ角度センサに基づく高度なデータ解析を利用できます。

人体および全身の振動試験

ヒトおよび全身振動モジュールテスト、人体への振動の影響対策。抽出されたパラメータにより、絶え間ない振動にさらされている労働者の負傷リスクを簡単に評価できます。

手持ち削岩機や同様のツールのオペレーターに誘導される振動を想像してみてください。
オペレーターの健康と安全のためにこれらのツールをテストすることは重要です。

Dewesoftの身体計測ソリューションは、関連するすべての国際基準に従った全身と手腕振動計測がサポートされているサポート- ISO 5349,ISO 8041,ISO 2631から1およびISO 2631から5

  • サポートされている規格
    DEWESoftソリューションは、国際規格ISO 5349,ISO 8041,ISO 2631-1,ISO 2631-5に従って全身/全身の振動を計算および計測します。
  • 全身振動
    作業機械や車両から支持面を介して人体に伝達されるモーションに適用できます。
  • 手/腕の振動
    センサはハンドル上または指の間でそれらを保持するための、特別なアダプタにインストールされます。
  • 高度な演算
    RMS,ピーク,クレスト,VDV,MSDV,MTVV,加重生,al(ISO 2631-5),D(ISO 2631-5)などのすべてのデータを利用できます。
  • データ解析
    Dewesoftの他の標準ツールとの無限の組み合わせは、その深いデータ解析機能による振動の低減に関連するR&D作業の優れたベースです。

回転機械のバランス

バランスのとれたローターは回転機械のスムーズな操作に不可欠です。アンバランスは高い振動を生み出し、機械の寿命を縮め、材料の欠陥を引き起こします。

Dewesoft Xのローターバランシング

DEWESoftのシングルおよびデュアルプレーンバランシングツールは、静的モードと動的モードの両方で機能します。これは、エンジニアがオンサイトで不均衡を解消し、ダウンタイムを削減して費用を節約できるように設計されています。

モーダル解析とモーダルテスト-ODS,MIMO,OMA

モーダルテストは、構造の固有振動数とモード形状を決定するために不可欠なツールです。これらのテストでは、テスト対象の構造がインパクトハンマ(インパルスハンマ)またはモーダル振動シェーカで「励起」され応答が計測および解析されます。

Dewesoft Xのモーダル解析

Dewesoft Xのモーダル解析

Dewesoft Xのモーダル解析でサポートされている主要なテスト方法

  • ODS(動作たわみ形状)
  • MIMO(複数入力複数出力)
  • OMA(運用モード解析)

エンジニアは、標準のジオメトリファイルをインポートするか、独自のファイルを描画してテスト中の構造のリアルタイムの視覚化とアニメーションを行うことができます。

  • インパクトハンマ(インパルスハンマ)モード
    計測ポイントをグループ化,削除,繰り返しできます。複数の基準と励起ポイントがサポートされています。励起ポイントと応答ポイントを移動する機能により、ユーザーは計測を実行するときに完全な柔軟性を得ることができます。
  • シェーカー操作モード
    このシステムは、組み込みのファンクションジェネレータモジュールと組み合わせて使用することで、1 MHzの解像度の固定正弦波から任意のタイプの励起,正弦波のスイープ,ランダム,ステップ正弦波,チャープ,バーストなどを可能にします。
  • 高度な演算
    実稼働振動解析(ODS),モードインジケーター機能(MIF),COLA解析はDewesoftに完全に実装されていますが、実稼働モード解析(OMA)と時間領域ODSは、外部ソフトウェアパッケージと緊密に統合されています。
  • 豊富な視覚化
    3方向すべての構造のアニメーションと異なる投影法が計測中にも利用できるため、結果の品質を判断するための優れたツールとなり、ユーザーは任意のポイントの計測を繰り返すことができます。モーダルサークルツールは正確な共振を決定し、粘性または構造減衰係数を計算します。
  • UNVインポート/エクスポート
    ジオメトリは組み込みのジオメトリエディタで作成するか、UNVファイルでインポートできます。生の時間領域から自動スペクトルおよびFRFまでのすべてのデータは、標準のUNVファイル形式を使用してエクスポートできます。

振動を誘発するための振動シェーカー(振動テーブル)

加速度センサは実際の振動を計測するために使用できます。しかし、物体がさまざまな周波数と振幅にどのように反応するかをテストしたい場合はどうでしょうか。現実の経験からあらゆる可能性が見られるようになるまで、何年も待つべきでしょうか?まあ、それは効率的ではないので、エンジニアは広範囲の周波数と振動にわたって振動を誘発する振動シェーカーを発明しました。

振動シェーカーを使用すると、1軸の振動から多軸の振動まで何でも作成できます。 固定周波数と振幅を設定するか、それらを上下に「スイープ」させて、無数の振動の可能性に対するテスト対象のオブジェクトの反応をテストできます。シェーカーは、衝撃および振動試験の世界で強力なツールです。これらの結果をモデル化するために、何百万もの加速度センサがテスト対象の物体カー自体に取り付けられています。

DEWESoftは、さまざまなシェーカーを提供しています:永久磁石,モーダル,慣性

DEWESoftは、モーダル解析,SRS衝撃応答スペクトル,正弦低減/正弦処理テストなど、シェーカーを含むさまざまなテストのための多くのソリューションを提供しています。詳細については、前のセクションを参照してください。

衝撃を誘発するためのインパクト(インパルス)ハンマ

シェーカーは単一の周波数を励起するように設計されていますが、インパクトハンマー(別名インパルスハンマ,モーダルハンマ)は、テスト中の物体の幅広い周波数を励起することを目的としています。一般的なシナリオでは構造物には主要な場所に加速度センサが取り付けられています。次に、オペレーターは1つ以上の場所でインパクトハンマーで構造物を打ちます。インパクトハンマーには加速度センサが組み込まれており、計測システムに既知の値を提供するため、加えられた力が正確にわかります。

DEWESoftシステムはモーダルハンマーテストに使用されます

インパクトハンマーには通常、インパクトヘッド自体に取り付けることができる交換可能な先端があります。チップは異なる硬度レベルで作られているので、非常に柔らかくスポンジから非常に硬くて許されないものまで、さまざまなハーネスで構造を打つことができます。これらの衝撃は、構造の応答をさまざまな方法で刺激し、構造への新しい洞察を提供します。

DEWESoft加速度センサシグナルコンディショナ

SIRIUSシリーズ

SIRUSデータ収録システムは、いろいろなタイプの加速度センサ接続用のハイエンド計測モジュールを提供しています。

SIRIUSシリーズのデータ収録システムは、さまざまなシャーシエンクロージャで利用可能

加速度センサ用SIRIUSデュアルコアモジュール

DualCoreADCテクノロジーを備えたハイダイナミックレンジDAQモジュールと、さまざまな加速度センサとの互換性およびDSIアダプターの使用。

DualCoreADC®テクノロジーは、各チャネルにアンチエイリアシングフィルターを備えたデュアル24ビットデルタシグマADコンバーターを強化します。これによりDAQモジュールは、時間領域と周波数領域で160 dBのダイナミックレンジを実現します。チャネルあたり最大200 kS / s / chのサンプリングレートを提供します。

SIRIUSDualCoreADC®モジュール(SIRIUSスライスごとに最大8つの入力チャネル)

  SIRIUS-ACC SIRIUS-CHG SIRIUS-STG/
SIRIUS-STGM
SIRIUSLV
チャージ加速度センサ なし 直接サポート DSI-CHGでサポート DSI-CHGでサポート
IEPE加速度センサ 直接サポート 直接サポート DSI-ACCでサポート DSI-ACCでサポート
容量性加速度センサ サポート
(外部電源が必要)
なし 直接サポート サポート
(外部電源が必要)
ピエゾ抵抗型加速度
センサ
なし なし 直接サポート なし
アナログ出力のMEMS
センサ
サポート
(外部電源が必要)
なし 直接サポート 直接サポート

SIRUS HD - 高密度モジュール

SIRIUSスライスあたり最大16チャネルの高密度SIRIUSモジュールは、チャネル数の多いアプリケーションに最適です。

SIRIUS HD(高密度)モジュール(SIRIUSスライスごとに最大16の入力チャネル)

  SIRIUS-HD-ACC SIRIUS-HD-STGS SIRIUS-HD-LV
チャージ加速度センサ なし DSI-CHGでサポート DSI-CHGでサポート
IEPE加速度センサ 直接サポート DSI-ACCでサポート DSI-ACCでサポート
容量性加速度センサ サポート(外部電源が必要) 直接サポート 直接サポート
ピエゾ抵抗型加速度センサ なし 直接サポート なし
アナログ出力のMEMSセンサ サポート(外部電源が必要) 直接サポート 直接サポート

SIRUS HS - 高速モジュール

エイリアスフリーフィルタリングを備えた1 MHz 16ビットSARテクノロジーは、一時的な記録に最適です。

SIRIUS HS(高速)モジュール(SIRIUSスライスごとに最大8つの入力チャネル)

  SIRIUS-HS-ACC SIRIUS-HS-CHG SIRIUS-HS-STG SIRIUS-HS-LV
チャージ加速度センサ なし 直接サポート DSI-ACCでサポート DSI-ACCでサポート
IEPE加速度センサ 直接サポート 直接サポート DSI-CHGでサポート DSI-CHGでサポート
容量性加速度センサ サポート
(外部電源が必要)
なし 直接サポート 直接サポート
ピエゾ抵抗型加速度
センサ
なし なし 直接サポート なし
アナログ出力のMEMSセンサ サポート
(外部電源が必要)
なし 直接サポート 直接サポート

IEPE加速度センサ用SIRIUS MINI

SIRIUS MINIは、小型で携帯性に優れたUSB動力データ取得システムの音響,振動のための理想的な機械解析を回転しています。IEPE加速度センサ向けに特別に作られた4つの高速/高解像度入力チャネルを備えています。入力はプレーン電圧入力(ソフトウェアで選択可能)としても使用できるため、個別のチャージアンプがある場合はチャージセンサを使用でき、外部シグナルコンディショナがある場合はピエゾ抵抗センサまたは静電容量センサを使用できます。

SIRIUS MINI

SIRIUS MINIは外部電源を必要としません。ラップトップなどのUSB接続から直接給電できます。これは、4つの高ダイナミックアナログ入力で事前設定されており、それぞれがチャネルあたり200 kHzのサンプリングレートと最大160 dBのダイナミックレンジを持つデュアルシグマデルタADCを備えています。また、3つのデジタル入力または1つのイベントカウンタ,エンコーダ,周期,パルス幅,またはデューティサイクルカウンター入力を処理できる1つのカウンター/エンコーダー入力を含めることもできます。

SIRIUS MINI

チャージ加速度センサ なし
IEPE加速度センサ 直接サポート
容量性加速度センサ サポート(外部電源が必要)
ピエゾ抵抗型加速度センサ なし
アナログ出力のMEMSセンサ サポート(外部電源が必要)

加速度センサ用のDEWE-43A

DEWE-43A は非常にポータブル、ハンドヘルドDAQシステムです。ロックUSBコネクタを介してコンピュータに接続し、8つのユニバーサルアナログ入力を備えています。ユニバーサル入力は、DEWESoftのDSIアダプターと互換性があり、RTDセンサを8つの入力チャネルのいずれかまたはすべてに接続できます。

左:DEWE-43AハンドヘルドDAQシステム

差動ユニバーサル入力を備えフルブリッジ/低電圧モジュールであり、チャージセンサとIEPE加速度センサの両方で利用できます。DSIアダプタはTEDSを使用しDewesoft X ソフトウェアで自動的に構成します。

DEWE-43A

チャージ加速度センサ DSI-CHGを使用してサポート
IEPE加速度センサ DSI-ACCを使用してサポート
容量性加速度センサ サポートされています
ピエゾ抵抗型加速度センサ サポートされています
アナログ出力のMEMSセンサ サポートされています

加速度センサ用KRYPTONマルチチャネルモジュール

KRYPTONシリーズはDEWESoftが提供する最も堅牢な製品です。極端な温度,衝撃,振動条件に耐えるように設計されており、IP67に準拠し水やほこりなどから保護されています。これらは、EtherCAT®を介して任意のWindowsコンピュータ(DEWESoft独自の高耐久化IP67 KRYPTON CPUモデルを含む)に接続し、最大100メートル離れた信号源の近くに配置できます。

KRYPTONシリーズ

  ACC
(4または8チャネル)
STG
(3または6チャネル)
LV
(4または8チャネル)
チャージ加速度センサ なし DSI-CHGでサポート DSI-CHGでサポート
IEPE加速度センサ 直接サポート DSI-ACCでサポート DSI-ACCでサポート
容量性加速度センサ サポート(外部電源が必要) 直接サポート 直接サポート
ピエゾ抵抗型加速度センサ なし 直接サポート なし
アナログ出力のMEMSセンサ サポート(外部電源が必要) 直接サポート 直接サポート

KRYPTON ONE

シングルチャネル電圧入力の高耐久モジュール

KRYPTON ONE

  ACC STG LV
チャージ加速度センサ なし DSI-CHGでサポート なし
IEPE加速度センサ 直接サポート DSI-ACCでサポート なし
容量性加速度センサ サポート(外部電源が必要) 直接サポート サポート(外部電源が必要)
ピエゾ抵抗型加速度センサ なし 直接サポート なし
アナログ出力のMEMSセンサ サポート(外部電源が必要) 直接サポート サポート(外部電源が必要)

加速度センサ用IOLITEモジュール

IOLITE DAQおよび制御システム は、リアルタイムの産業用制御システムの重要な機能と強力なDAQシステムを組み合わせたユニークな製品です。IOLITEを使用するとリアルタイムデータをサードパーティのEtherCAT®マスターコントローラに同時に送信しながら、何百ものアナログおよびデジタルチャネルをフルスピードで記録できます。

IOLITEモジュール

  IOLITE-8xLV(8チャネル) IOLITE-6xSTG(6チャネル)
チャージ加速度センサ なし DSI-CHGでサポート
IEPE加速度センサ なし DSI-ACCでサポート
容量性加速度センサ サポート(外部電源が必要) 直接サポート
ピエゾ抵抗型加速度センサ なし 直接サポート
アナログ出力のMEMSセンサ サポート(外部電源が必要) 直接サポート

DEWESoftブランドの加速度センサ

DEWESoftは、DEWESoftのハードウェアおよびソフトウェアに完全に適したさまざまな人気のある加速度センサを提供しています。これらの加速度センサにはTEDSスマートセンサインタフェースが装備されており、Dewesoft X DAQソフトウェアがセンサを自動的に検出して正しいスケーリングを設定できるため、人為的エラーを排除しシステムをすばやく簡単にセットアップできます。すべてのDEWESoft振動センサは、DEWESoft振動シェーカーラインと完全に互換性があります。

振動センサ

標準計測またはモード解析単軸の場合は、モデルI1T-50G-1および分離3軸モデルI3T-50G-1の50 g範囲のIEPEキューブ加速度センサをお勧めします。モデルI1AI-500G-1は、500gまでのより高い振動の計測を目的とした小型加速度センサです。

一般的なDEWESoft加速度センサ

DEWESoft産業用加速度センサ

ケース絶縁型センサは、グランドループを気にすることなく、非絶縁型アンプと共に使用することもできます。I1TI-50G-2 IEPEセンサは、その頑丈なケースとコネクタにより、産業用アプリケーションに最適です。I3TI-50G-1は、50 gレンジの標準的な3軸センサです。I1TI-500G-1は、最大500 gを計測できる単軸加速度センサです。C1T-50g-1チャージ加速度センサは、190°Cまでの高温環境で使用できます。

一般的なDEWESoft産業用加速度センサ

すべてのDEWESoft振動センサは、DEWESoft振動シェーカーラインと完全に互換性があります。

モーダルインパクトハンマー

振動センサを補完する、最大440 Nの範囲のIH-441N-1モーダルハンマーは、Dewesoftソフトウェアを使用するモーダル解析アプリケーションに最適です。モーダルハンマーにはTEDSスマートセンサインタフェースが装備されています。Dewesoft Xソフトウェアはセンサ自動的に検出し、正しいスケーリングを設定します。