Wei­te­re  In­fo­cen­ter-The­men : Ther­moakus­tik | Mess­tech­nik | Vi­sua­li­sie­rung

Mit der Ab­tast­fre­quenz, Ab­ta­stra­te oder auch Samp­ling Rate wird in der Si­gnal­tech­nik die Häu­fig­keit be­zeich­net, mit der ein zeit­kon­ti­nu­ier­li­ches ana­lo­ges Si­gnals an dis­kre­ten Stel­len ab­ge­tas­tet wird, um dar­aus ein zeit­dis­kre­tes di­gi­ta­les Si­gnal zu ge­ne­rie­ren.

Die IfTA AD4 Mo­du­le er­lau­ben Ab­ta­stra­ten bis 102,4 kHz.

Das Ab­tast­theo­rem, ge­nau­er ge­sagt das Ny­quist-Shan­non Ab­tast­theo­rem ist ein grund­le­gen­des Theo­rem der Nach­rich­ten­tech­nik, Si­gnal­ver­ar­bei­tung und In­for­ma­ti­ons­theo­rie. Es be­fasst sich mit der Frage, in wie weit sich ein ana­lo­ges Aus­gangs­si­gnal aus einem zeit­dis­kre­ten di­gi­ta­li­sier­ten Si­gnal feh­ler­frei re­kon­stru­ie­ren lässt. Um eine Schwin­gun­gen noch mes­sen zu kön­nen, muss die Ab­tast­fre­quenz min­des­tens das dop­pel­te der ma­xi­mal zu mes­sen­den Fre­quenz des ana­lo­gen Si­gnals sein. An­sons­ten tritt das so­ge­nann­te Ali­a­sing auf.

Als Anti Ali­a­sing wird in der Si­gnal­ver­ar­bei­tung die ak­ti­ve Ver­mei­dung bzw. Ver­min­de­rung von Ali­a­sing Ef­fek­ten be­zeich­net. Ali­a­sing Ef­fek­te tre­ten vor allem dann auf, wenn das ab­ge­tas­te­te Si­gnal hö­he­re Fre­quen­zen als die halbe Ab­tast­fre­quenz be­sitzt. Die­ser Ef­fekt äu­ßert sich dann da­durch, dass Fre­quen­zen höher der hal­b­en Ab­tast­fre­quenz fälsch­li­cher­wei­se als nied­ri­ge­re Fre­quenz in­ter­pre­tiert wer­den. Um Ali­a­sing in tech­ni­schen An­wen­dun­gen zu ver­hin­dern, wer­den Tief­pass­fil­ter ein­ge­setzt die Fre­quen­zen ober­halb der hal­b­en Ab­tast­fre­quenz vor dem Ab­tas­ten her­aus­fil­tern.

Die IfTA AD4 & AD32 Mo­du­le set­zen kon­se­quent mit ana­lo­gen und di­gi­ta­len Fil­tern das Anti Ali­a­sing um.

Bei hohen Ab­ta­stra­ten und vie­len Kanä­len fal­len in­ner­halb kur­z­er Zeit große Da­ten­men­gen an die kaum mehr für grö­ße­re Zeiträu­me zu spei­chern noch zu ana­ly­sie­ren sind. Um diese Da­ten­men­gen wie­der hand­hab­bar zu ma­chen wer­den sie zeit­lich oder über Kanä­le hin­weg zu­sam­men­ge­fasst, zum Bei­spiel wird nur die ma­xi­ma­le Am­pli­tu­de in­ner­halb einer Mi­nu­te ge­spei­chert satt jede ein­zel­ne, oder es wird nur die ma­xi­mal Am­pli­tu­de über alle Kanä­le hin­weg zu einem Zeit­punkt ge­spei­chert statt jeden Kanal zu spei­chern.

Der IfTA Da­taHub rea­li­siert diese Da­ten­ag­gre­ga­ti­on und er­laubt es so auch große Da­ten­men­gen mit­tels klei­ner kom­pak­ter Über­sichts­da­tei­en zu vi­sua­li­sie­ren und ana­ly­sie­ren.

Bei der Fast Fou­ri­er Trans­for­ma­ti­on han­delt es sich um einen be­son­ders schnel­len und ef­fi­zi­en­ten Al­go­rith­mus zur Be­rech­nung der dis­kre­ten Fou­ri­er Trans­for­ma­ti­on (DFT). Di­gi­ta­li­sier­te zeit­dis­kre­te Si­gna­le kön­nen durch die Fou­ri­er-Trans­for­ma­ti­on in ihre ein­zel­nen Fre­quenzan­tei­le zur wei­te­ren Ana­ly­se über­führt wer­den.

Die IfTA Si­gnalMi­ner Firm­wa­re, die in Echt­zeit auf dem DSP läuft und IfTA Tren­dVie­wer bie­ten eine FFT.

Worin be­­steht der Vor­­teil der Kom­­bi­na­ti­on von On­­li­­ne- & Off­­li­­ne-Da­ten­ana­­ly­­se?

Durch die Kom­­bi­na­ti­on von Off­­li­­ne- und On­­li­­ne-Da­ten­ana­­ly­­se in einem Pro­­gramm kön­­nen ak­tu­ell ge­­mes­­se­­ne Schwin­­gungs­­pa­ra­­me­ter der über­­wach­ten Ma­­schi­­ne mit be­reits vor­­han­­de­­nen und frei­­­ge­­ge­­be­­nen Mess­da­ten ver­­g­li­chen wer­­den. Neben den dy­na­­mi­­schen Daten der Ro­tordy­na­­mik kön­­nen auch lang­sa­­me­­re Pro­­zess­­grö­­ßen im glei­chen Plot dar­­ge­­stellt wer­­den. Kom­ple­­xe Sze­na­ri­en wer­­den somit ef­­fi­­zi­en­ter ana­­ly­­sier­­bar. Hard­wa­re­­sei­tig ste­hen hier­­für so­wohl lang­sa­­me­­re Mess­­kar­ten, als auch Mo­­du­le zur Bu­s­an­­bin­­dung zur Ver­­fü­­gung.

Das IfTA Ar­gusOMDS setzt Maß­­stä­­be bei der de­tail­­lier­ten und lücken­lo­­sen Ana­­ly­­se des Schwin­­gungs­­­ver­­hal­tens von Ro­to­ren.

Eine Ord­nung ist bei ro­tie­ren­den Ma­schi­nen de­fi­niert als ein Viel­fa­ches der Dreh­zahl (1. Ord­nung  = 1 x Dreh­zahl, 2. Ord­nung = 2 x Dreh­zahl, ..., n x Dreh­zahl). Die Ord­nungs­ana­ly­se un­ter­sucht Ord­nungs-ab­hän­gi­ge Phä­no­me­ne wie Un­wucht oder Rei­ben über eine sich ver­än­der­te Dreh­zahl.   

Beim Order Tracking wird ein Si­gnal mit dis­kre­ten Wer­ten ab­hän­gig von der Win­kel­po­si­ti­on der Welle mit Hilfe von Re­samp­ling­tech­ni­ken be­rech­net. Die­ses wird per FFT in die Ord­nungs­do­mä­ne an­stel­le der Fre­quenz­do­mä­ne trans­for­miert. Das hat den Vor­teil, dass es zu kei­nem Ver­schmie­ren von Ord­nungs-ab­hän­gi­gen Phä­no­men kommt und dass diese leich­ter iden­ti­fi­ziert und höher auf­ge­löst wer­den kön­nen.

IfTA Tren­dVie­wer bie­tet das Order tracking als op­tio­na­le Be­rech­nung an.

Beim Re­samp­ling wird ein dis­kre­tes Si­gnal auf an­de­re zeit­lich dis­kre­te Da­ten­punk­te um­ge­schrie­ben. Es fin­det vor allem An­wen­dung als Vor­be­rei­tung für Order Tracking, bei dem ein Si­gnal ab­hän­gig von der Win­kel­po­si­ti­on der Welle resam­pelt wird.

Als Trig­ger wird eine Be­din­gung de­fi­niert, die wei­te­re Ak­tio­nen im Mess­sys­tem aus­löst. Die Be­din­gung kann so­wohl in­ner­halb des Mess­sys­tems be­stimmt wer­den, als auch von ex­tern de­fi­niert wer­den. Ein Bei­spiel hier­für ist die Spei­che­rung von Daten so­bald ein Grenz­wert über­schrit­ten wird. Für be­kann­te Er­eig­nis­se las­sen sich sol­che Grenz­wer­te meist de­fi­nie­ren. Falls es sich je­doch um noch nicht be­kann­te und ins be­son­de­re spo­ra­di­sche Er­eig­nis­se han­delt, für die noch kein Trig­ger de­fi­niert wer­den kann, so ist die kon­ti­nu­ier­li­che Spei­che­rung vor­zu­zie­hen, da die Er­eig­nis­se sonst bei zu hohen Grenz­wer­ten nicht er­fasst werde. Wei­te­re An­wen­dungs­bei­spie­le sind die ma­nu­el­le Trig­ge­rung, um Mess­punk­te zu neh­men, die Spei­che­rung von tran­si­en­ten Be­trieb­spunk­ten mit hö­he­rer Auf­lö­sung als kon­stan­te Be­trieb­spunk­te (RunUp, RunDown vs. Stea­dy State bei Ro­to­ren), sowie das Spei­chern bei un­er­war­te­ten Er­eig­nis­sen wie Ent­las­tun­gen oder Not­ab­schal­tun­gen von Ma­schi­nen.