PCB VC MEMS ivmeölçerleri model serileri 3711, 3713 ve 3741’dir. PCB PR MEMS ivme ölçerleri model serileri 3501, 3503, 3641, 3651 ve 3991’dir.

DEĞİŞKEN KAPASİTİF (VC) İVMEÖLÇERLERİN YAPISI

MEMS VC ivmeölçerlerindeki algılama elemanı, iki paralel plaka arasında asılı duran mikro düzeyde işlenmiş bir proofkütleden oluşur. Kütle, bir halka çerçevesine tutturulmuş esnek bağlantı parçası üzerine asılır. Bu konfigürasyon, proof kütlesi ile üst ve alt plakalar arasında iki airgapkapasitörü oluşturur. İvme uygulandığında proof kütlesi hareket ettikçe, bir hava boşluğu azalır ve diğer boşluk artar, ivme ile orantılı olarak kapasitansta bir değişiklik yaratır.

Üst ve alt plakalar, bir cam yapıştırıcı ile proof kütle algılama elemanına lamine edilmiştir. Bu, proof kütlesi için hermetik bir mahfaza oluşturur ve mekanik izolasyon ve koruma sağlar.

Proof kütlesinin süspansiyon sisteminin sertliği değiştirilerek, tam skala ölçüm aralıklarının seçimi elde edilir. Yüksek doğal frekans, hafif proof kütle ve süspansiyon sertliğinin kombinasyonu ile elde edilir. Sağlamlık, proof kütlesinin hareketini kısıtlamak için iki dış silikon devre plakasında mekanik durdurmaların kullanılmasıyla arttırılır.

Sensör elemanları, mekanik doygunluğa neden olan yüksek frekanslı rezonans girişlerini azaltmak için Squeeze-Film gaz sönümlemesi kullanır. Bu, proof kütlesinin hareketi, yer değiştirme sınırlarını aştığında meydana gelir. Sönümleme, rezonans genişlemesini azaltarak doygunluğu önlemeye yardımcı olur ve frekans cevabının düz kısmını uzatır. Gaz sönümlemesi sıcaklık değişikliklerinden minimum düzeyde etkilenir.

Algılama elemanı, ivmeölçerdeki elektroniklerin geri kalanına bir köprü devresi olarak bağlanır. Bu, yaygın mod hatalarını en aza indirir ve doğrusallığı geliştirir. Tüm PCB VC ivmeölçerler, yüksek hassasiyet çıkışı sağlayan şartlandırma devresi içerir. Bu entegre devre, aşırı sıcaklıklarda0bias ve hassasiyet hatalarını da dengeler. MEMS VC ivmeölçer yapısı için Şekil 1’ebakınız. Algılama elemanları, tipik olarak titanyum veya alüminyum mahfazalara yerleştirilmiş bir devre kartına monte edilir.

MEMS VC İvmeölçer Fonksiyonu ve Çalışması

VC MEMS ivmeölçerlerinin DC yanıtından yararlanmak için, okuma cihazının DC bağlı (DC Coupled) durumda olması gerekir. Güç için bir sinyal şartlandırıcı kullanılırsa, DC bağlanmış olmalıdır. Çoğu PCB VC MEMS ivmeölçer yerleşik bir voltaj regülatörü içerdiğinden, performansı olumsuz etkilemeden herhangi bir 6 ila 30 VDC güç kaynağından da çalıştırılabilir.

VC MEMS ivmeölçerleri statik (sabit) ivmeyi ölçebildiğinden, DC ofset voltajı Dünya’nın yerçekimine göre konumsal hizalamadan etkilenecektir. İvmeölçerin ölçüm ekseni yerçekimi ile hizalanmadığında, çıktı PCB^® kalibrasyon sertifikasındaki g ofset voltajına eşit olacaktır. İvmeölçerin ölçüm ekseni yerçekimi ile hizalanmışsa, çıkış, bias voltajı artı 1g çıkışa eşit olacaktır. Şekil 2 ve 3, sensöroryantasyon örneklerini göstermektedir.

VC MEMS sensörlerinin içindeki elektronik devrelerde bir voltaj regülatörü bulunur. Bu, sensörün herhangi bir regüle edilmemiş DC voltaj kaynağı tarafından çalıştırılmasını sağlar. PCB, VC MEMS güç kaynakları olarak 482C27 (4 kanallı) ve 483C28 (8 kanallı) sinyal koşullandırıcı modelleri sunar. Kabul edilebilir diğer güç üniteleri arasında otomotiv veya deniz pilleri, DC voltaj laboratuvar malzemeleri ve düşük voltaj PC kartı voltaj kaynakları yer alır.

Topraklama devrelerinin indüklenmemesini sağlamak için kablo korumasının bir uçta sonlandırılması gerekir. Tipik olarak, kablonun korumasısensör mahfazasına bağlıdır. Sensör, test yapısından ayıran bir yalıtım pedi (veya başka bir elektrik yalıtımı formu) ile monte edilirse, kablo koruması, sinyal düzenleyici veya veri toplama ucundaki sinyal toprağına bağlanabilir. Aksi takdirde kablo korumasıenstrümantasyon ucunda dalgalanan halde (bağlı değil) bırakılmalıdır.

MEMS VC İVMEÖLÇER DOĞRULAMASI

Bu ivmeölçerler kritik ölçüm uygulamalarında kullanılmak üzere tasarlandığından, hassasiyetin spesifikasyon dahilinde olduğundan emin olunmalıdır. İvme referansı olarak, Dünya’nın yerçekimi kullanılarak doğru bir statik kalibrasyon yapılabilir. İlk olarak, ivmeölçeri, taban montaj yüzeyine dayanacak ve model numarası yukarı bakacak şekilde + 1g yönünde yerleştirin (Şekil 3). İvmeölçere bu yönde + 1g ivme geliyor. Bir DVM kullanarak DC çıkış voltajını kaydedin. Sensörü 180° ters çevirin. Model numarası aşağı bakacak şekilde üst kısmını montaj yüzeyine yerleştirin (Şekil 4). Sensöre -1g ivmegeliyor. DC çıkış voltajını kaydedin. İvmeölçerin hassasiyetini hesaplamak için aşağıdaki denklemi kullanın:

Hassasiyet = [(+1g) – (-1g)] / 2

PİEZORESİSTİF (PR) İVMEÖLÇERİN YAPISI

PR ivmeölçerlerindeki algılama elemanları, bir üst ve alt silikon devre levhası arasına sıkıştırılmış bir orta silikon devre üzerindeki esnek yapılardan oluşur (Şekil 5). Bu esnek yapıların bükülmesi, uygulanan ivme ile orantılı olan, dirençte ölçülebilir bir değişikliğe neden olmaktadır. Esnek yapının veya sismik kütlenin sertliğinin değiştirilmesiyle, tam skala ölçüm aralıklarından bir seçim elde edilir.

Üst ve alt silikon devre levhaları, bir cam yapıştırıcı kullanılarak orta silikon levhaya lamine edilir. Bu, esneklik için hermetik bir muhafaza ve aşırı aralık koruması için mekanik durdurmalar sağlar. PR ivmeölçerleri yüksek şok uygulamalarında kullanıldığında, gaz sönümleme rezonansgenişlemesini azaltır. Sönümleme, yüksek frekanslı enerji cevabını azaltır. Sönüm üzerindeki termal etkileri azaltmak için sıvı yerine hava kullanılır.

Algılama elemanları tamamen aktif bir Wheatstone köprüsü konfigürasyonunda düzenlenmiştir. Tamamen aktif bir köprü (Şekil 6), ivme veya kuvvet ile artan iki direnç ve azalan iki dirençtenoluşur. Bunlara sırasıyla germe ve sıkıştırma dirençleri(gage)denir. Bu çıkış hatlarının voltajlarındaki fark, uygulanan uyarma (excitation) voltajıyla orantılı olacaktır. Uygulama sırasında kullanılan uyarma gerilimi, kalibrasyon işlemi sırasında kullanılanla aynı olmalıdır.

Algılama elemanları, tipik olarak titanyum veya alüminyum mahfazaların içine yerleştirilmiş devre kartlarına monte edilir. Yüzeye montaj tipleri de mevcuttur. Yüzeye monte MEMS sensörleribir üst seviye montaj seviyesi olarak,lehimlenebilir veya epoksi ile yapıştırılabilir. Şekil 7, 8 ve 9 montajlama stillerine örnektir.

MEMS PR İVMEÖLÇER FONKSİYONU VE ÇALIŞMASI

MEMS ivmeölçerlerinin DC yanıtından yararlanmak için, veri toplama cihazının DC bağlı (DC Coupled) durumda olması gerekir. Güç için bir sinyal şartlandırıcı kullanılırsa, DC bağlanmış olmalıdır. PR ivmeölçerleri hassasiyeti, uyarma voltajıyla orantılı olduğundan, regüle edilmiş bir voltaj kaynağı ile çalıştırılmalıdır. Kalibre edilmiş hassasiyet değerini elde etmek için, sensör sertifikasında yazan uyarma voltajı kullanılması önerilir . PCB, 482C27 ve 482C28 sinyal koşullandırıcı modelleri piezoresistif MEMS sensörlerine güç sağlamak için kullanılabilir.

Çoğu titanyum kaplamalı PR MEMS ivmeölçer, algılama elemanlarına takılı ve entegre bir kablo ile birlikte verilir. Kablo ucu pigtail olup bir köprü şartlandırıcıya bağlantı için hazırdır (Şekil 10). Topraklama sorununu önlemek için topraklama kablosu ve kablo koruması,enstrümantasyon ucuna uygun şekilde bağlanmalıdır. Dahili izolatörler, algılama elemanını muhafazadan ve montaj yapısından elektriksel olarak izole tutar.

MEMS PR İVMEÖLÇER DOĞRULAMASI

MEMS PR ivmeölçerlerinin kritik ölçüm uygulamalarında kullanılması amaçlanmıştır. Sensörün sağlığı, çıkış ofset voltajını ve köprü direncini kontrol ederek doğrulanır.

Çıkış ofset voltajını kontrol etmek için + Exc ve –Exc uçlarını uygun bir güç kaynağına bağlayın. + Sig ve –Sig uçlarını VDC okumaya ayarlanmış bir volt metreye bağlayın. Sensörü düz ve sabit bir yüzeye oturacak güvenli bir şekilde + 1g yönünde monte edin. Sensörün diferansiyel voltaj çıkışını ölçün. Ölçülen ofset voltajının doğrulanması için kalibrasyon sertifikasını kontrol edin.

Köprü direncini kontrol etmek için bir dirençölçer kullanın veya direnci ölçmek için dijital bir multimetre ayarlayın. Sensörü düz bir zemine yerleştirin. Bu test için bir uyarma voltajı uygulanmasına gerek yoktur. Giriş direnci + Exc ve –Exc kabloları arasında ölçülür. Çıkış direnci + Sig ve –Sig kabloları arasında ölçülür. Ölçülen direnç değerlerinin doğrulanması için kalibrasyon sertifikasını kontrol edin.

KARŞILAŞTIRMA

Mühendislik hizmetlerimiz veya satışını gerçekleştirdiğimiz sensörler ve veri toplama cihazları hakkında detaylı bilgi için lütfen DTA Mühendislik Test & Ölçüm Bölümü mühendisleriyle iletişime geçiniz.

The post MEMS İvmeölçerlere Giriş appeared first on Blog.

Hangi montaj tekniğinin kullanılacağına karar verirken frekans yanıtının doğruluğu en önemli faktörlerden biridir. İvmeölçer çalışma frekansı aralığı, test edilen ivmeölçerin referans standart bir ivmeölçere güvenli bir şekilde monte edildiği sırt sırta kalibrasyon yöntemiyle belirlenir. Test edilen sensör mümkün olan en yüksek hassasiyet için cıvata (stud) ile monte edilmelidir. Bir ivmeölçerin çok düzgün bir yüzeye doğrudan cıvata ile monte edilmesi, kullanılabilir en geniş frekans aralığındaki en yüksek montajlanmış rezonans frekansını elde etmemizi sağlar. İvmeölçere herhangi bir kütle eklenmesi (yapıştırıcı veya manyetik montaj tabanı gibi) algılama sisteminin rezonans frekansını düşürür ve ivmeölçer için kullanılabilir frekans aralığının doğruluğunu ve sınırlarını etkileyebilir. Montaj pedleri ayrıca sensörün frekans cevabını da etkiler. Herhangi bir yumuşak malzeme, yüksek frekans geçirgenliğini azaltan bir filtreleme etkisi yaratacaktır.

Yüzey Hazırlığı

En iyi ölçüm sonuçlarını elde etmek için (özellikle yüksek frekanslı ölçümler için) pürüzsüz ve düz, işlenmiş bir yüzey hazırlayın. Metal çapakların ve diğer yabancı partiküllerin temas yüzeylerine müdahale etmediğinden emin olmak için alanı inceleyin. Daha fazla bir yüzey teması elde etmek için, ivmeölçer tabanı ile montaj yüzeyi arasına ince bir katman silikon gres sürün. Bu, en iyi yüksek frekans geçirgenliğini sağlar.

Cıvata ile Montajlama

İvmeölçerde entegre bir cıvata varsa veya dişli deliği ve çıkarılabilir bir cıvata varsa, cıvata ile montajı önerilir. Bu montaj yöntemi, ivmeölçer için test yapısına çok güvenli bir bağlantı sağlar ve fabrika kalibrasyonu sırasındaki montaj konfigürasyonuyla eşleşir. Sensör tabanının veya üreticinin spesifikasyonlarına göre test nesnesi üzerinde, taşlayarak veya işleyerek düz ve pürüzsüz bir yüzey hazırlayın. Ardından, verilen montaj çizimine uygun olarak dişli bir delik hazırlayın. Deliğin montaj yüzeyine dik olduğundan emin olun. Cıvatanın montaj yüzeyinden veya ivmeölçer tabanından aşağıya inmediğinden emin olarak ivmeölçeri takın.

Çoğu PCB montaj cıvatasının, ivmeölçerden tabanlığından dışarı çıkmaması için derinliğini sınırlayan şeritleri vardır. İvme, yapı yüzeyinden ivmeölçer tabanına iletilir. İvmeölçer tabanı ile yapı arasındaki herhangi bir engel ivme iletimini bozar ve ölçüm doğruluğunu etkiler. Cıvatayı sıkarken, ivmeölçere önerilen torktan fazlasını uygulamayın. Gevşemeye karşı korumak için montaj cıvatasının dişlerine bir diş kilitleme bileşimi uygulanabilir. Şekil 2, cıvataya monte edilmiş ivmeölçerin bir örneğidir.

Vida ile Montajlama

Halka tarzı bir ivmeölçeri güvenli bir şekilde monte etmek için yalıtımlı bir kapak vidası kullanın. Kapak vidasını ivmeölçer muhafazasındaki bir delikten geçirin ve montaj yüzeyindeki dişli bir deliğe vidalayın (bkz. Şekil 3A). Dişli delik, vidanın montaj yapısının dibinden çıkmayacak kadar derin olmalıdır. PCB, tüm halka tipi ivmeölçerlere bir kapak vidası sağlar.

Bir kapak vidası, dişli bir deliğe sahip bir ivmeölçeri ince bir yapı üzerine monte etmek için de kullanılabilir (bkz. Şekil 3B). Kapak vidasının diş açılmış deliğe girmesine izin verecek şekilde yapı boyunca yeterli çapta bir delik açın. Vidanın ivmeölçer tabanının altına inmediğinden emin olmak için vida bağlantı uzunluğu daima kontrol edilmelidir.

Her iki yapılandırmanın montaj ara yüzündeki ince bir silikon gres tabakası en iyi yüksek frekanslı geçirgenliği sağlar.

Yapıştırıcı ile Montajlama

Yapıştırıcı tabanlar alternatif bir montaj yöntemi sağlar ve cıvata veya vida ile montaj pratik olmadığında kullanılabilir. Yapışkanın ivmeölçer tabanına zarar vermesini veya montaj dişlerini tıkamasını önlemek için ayrı yapışkan montaj tabanlarının kullanılması önerilir. PCB’den temin edilebilen çoğu yapışkanlı montaj tabanı, potansiyel gürültü ve topraklama döngüsü sorunlarını ortadan kaldıran elektriksel izolasyon sağlar. Önerilen yapıştırıcı türü uygulamaya bağlıdır. PCB’den temin edilebilen yapıştırıcılar arasında oda sıcaklığında kullanım için Petro Wax ve 120 ° C’ye (248 ° F) kadar yüksek sıcaklık uygulamaları için Loctite 454 hızlı yapıştırma jeli bulunur. İki parçalı epoksiler, yüksek frekans tepkisini ve kalıcı montajı koruyan sertlik sunar. Uygulamaya bağlı olarak, dental cement, sıcak tutkallar, hazır tutkallar ve kanal macunu gibi yapıştırıcılar uygun seçenekler olabilir.

Çeşitli montaj yapıları nedeniyle tek bir yapıştırıcı tüm uygulamalar için uygun değildir. Bir yapıştırıcı seçerken uygulama ortamı da göz önünde bulundurulmalıdır. Şekil 4, yapışkan bir montaj tabanına sahip bir test yapısına monte edilen bir ivmeölçerin bir örneğini göstermektedir.

Çıkarma işlemi sırasında bir sensörün zarar görmesini önlemek için, yapıştırıcıya bir debonding agent uygulanmalıdır. Çeşitli yapıştırıcılar (süper yapıştırıcılar, dental cement, epoksiler, vb.) nedeniyle evrensel bir debonding maddesi yoktur. PCB’nin önerdiği Loctite 454 yapıştırıcı için debonder, asetondur. Yapıştırıcı ile düzgün reaksiyona girmesi için debonding agent temas süresinin birkaç dakika yüzeye nüfuz etmesine izin verin. Sensörü çıkarmaya çalışmadan önce birkaç dakika bekleyin. Loctite 454 dışında bir yapıştırıcı kullanılırsa, debonding önerileri için sensör üreticisine danışın.

Debonding agent ayarlandıktan sonra, sıradan bir açık uçlu anahtar, çıkarmak için kullanılabilir (altıgen veya kare tabanlı ivmeölçerler için). Birlikte verilen sökme aleti, damla ivmeölçerleri için kullanılmalıdır (Şekil 5). Anahtarı veya aleti taktıktan sonra, sensörü test yapısından çıkarmak için hafif bir kesme (veya bükme) hareketi (sadece elle) kullanın.

Manyetik Montajlama

Manyetik montaj tabanları, manyetik yüzeylere takmak için uygun ve geçici bir yöntem sunar. Yüksek çekme mukavemetine sahip mıknatıslar en iyi yüksek frekans tepkisini sağlar. Takozlu, çift raylı manyetik tabanlar tipik olarak motor ve kompresör muhafazaları ve boruları gibi kavisli yüzeylere kurulum için kullanılır. Bununla birlikte, çift raylı mıknatıslar bir ivmeölçerin çalışma frekans aralığını önemli ölçüde azaltabilir. En iyi sonuç için manyetik, taban pürüzsüz ve düz bir yüzeye bağlanmalıdır. Sensör ve manyetik taban arasına ve ayrıca manyetik taban ve yapı arasına ince bir silikon yağ tabakası uygulayın. Çelik pedler, yüzeyler pürüzlü veya manyetik olmadığında manyetik tabanı montajlayabilmek için kaynaklanabilir veya epoksitlenebilir. Şekil 6 ile 7, manyetik tabanları ve manyetik monte edilmiş bir ivmeölçeri gösterir.

Dikkat: Bir ivmeölçerin manyetik olarak monte edilmesi, çok yüksek ve zararlı ivme seviyeleri üretme potansiyeline sahiptir. Bu tür bir hasarı önlemek için, mıknatısın test yapısındankopmasına izin vermeyin. Kontrol için düzeneği yavaşça sallayın veya kaydırın. En iyi uygulama önce manyetik tabanı test yapınıza bağlamak ve ardından ivmeölçeri manyetik tabana vidalamaktır.

Uygulama hakkında sorularınız için DTA Mühendislik Test Bölümü mühendisleriyle iletişime geçebilirsiniz.

The post İvmeölçerler için Montaj Kılavuzu appeared first on Blog.

Bir kuvvet darbe çekici ve ivmeölçer ile çok noktalı bir modal test gerçekleştirirken, çekiç veya ivmeölçeri ölçüm konumları arasında hareket ettirme, “rove” seçeneği vardır.

Darbe çekicini gezdirmenin, ivmeölçer gezdirmeye göre bazı avantajları vardır. İvmeölçeri hareket ettirirken, ivmeölçeri farklı ölçüm noktalarında sökmeli ve yeniden takmalısınız. İvmeölçerin hareket ettirilmesi yapı üzerindeki kütle dağılımını da değiştirir, bu da doğal frekansları değiştirebilir.

Ancak çekiçi hareket ettirmek dikkate alınmaz. Çekiç tek bir giriş olduğundan ve üç eksenli bir ivmeölçerçıkışı üç yönden ölçüldüğünden, elde edilen mod şekillerinin tamamlandığından emin olunmalıdır.

Soru:
Darbe çekici ve üç eksenli bir ivmeölçer içeren bir yapı üzerinde kalıcı bir darbe testi yapılacaktır. Şekil 1’de gösterildiği gibi dokuz ölçüm yeri olacaktır.

İyi mod şekilleri elde etmek istenmektedir. İvmeölçeri hareket ettirmek yada çekici hareket ettirmek modal sonuçlarını far ettirir mi?

Cevap:
Evet! Dikkatli değilseniz mod şekli sonuçlarında bir fark yaratabilir. Testi gerçekleştirmek ve eksik mod şekli bilgisine sahip olmak mümkündür.

İvmeölçer üç yönde ve çekiç sadece bir yönde ölçer. Birini diğerine karşı taşırsanız, bu farkın dikkate alınması gerekir.

Arka plan

Bir modal analiz testi yaparken, farklı ölçüm konumlarıyla ilişkili olası giriş referanslarını ve olası çıkış tepkilerini göz önünde bulundurun. Dokuz konum testi için olası giriş ve çıkışların tablosu Şekil 2’de gösterilmiştir.

Dokuz ölçüm konumu arasındaki Frekans Tepkisi Fonksiyonlarını (FRF’ler) ölçerken:
– Giriş kuvvetini uygulamak için 27 olası giriş yeri vardır. Belirli bir konumda (1, 2, 3, 4 vb.) ve Kuvvet (F) üç olası yönde uygulanabilir: x, y ve z. Olası girişler bu nedenle F1x, F1y, F1z, F2x, F2y, F2z vb.
– İvme tepkisini ölçmek için 27 olası çıkış yeri vardır. Herhangi bir belirli konumda (1, 2, 3, 4 vb.) veİvme (A) üç olası yönde uygulanabilir: x, y ve z. Olası çıkışlar bu nedenle A1x, A1y, A1z, A2x, A2y, A2z vb.

Tüm ölçüm noktalarının fazlarının düzgün bir şekilde hizalandığı uygun mod şekline sahip olmak için, ölçümlerin hepsinin ortak bir referansı olmalıdır.
Ortak bir referans, Şekil 3’te gösterilen tablonun bir tam satırının veya tam bir sütununun ölçülmesi gerektiği anlamına gelir.

Herhangi birsatır veya sütuna karşılık gelen bir dizi Frekans Tepkisi Fonksiyonu (FRF) ölçümü gereklidir.

İvmeölçer Gezdirme

Çekiç Şekil 4’te gösterilenle aynı konuma (F1z) uygulanırken ivmeölçerin dokuz farklı konum arasında hareket ettiği durumu düşünün.

Üç yönde ölçüm yapan ivmeölçer, ilk olarak 1’de bulunur. A1x, A1y, A1z çıkışları bir seferde F1z’e göre ölçülür.

Konum 1 için üç FRF ölçüldükten sonra, ivmeölçer konum 2’ye taşınır. Konum 2’nin üç çıkışı (A2x, A2y, A2z), z yönünde 1 konumundaki çekiç girişine göre ölçülür. Bu, 3’ten 9’a kadar olan konumlar için devam eder.

Dokuz konumun tümü ölçüldükten sonra, tablonun bir tam sırası Şekil 5’te gösterildiği gibi doldurulur.

Ortak referanslı tam satır, tüm ölçümlerin fazında tutarlı olmasını sağlar, böylece uygun mod şekli hesaplanabilir.

Çekiç Gezdirme:
İvmeölçeri gezdirmek yerine, ivmeölçer sabit kalırken çekiç gezdirilebilir.

Bu durumda, ivmeölçer A1x, A1y ve A1z çıkışlarını ölçer. Çekiç, test nesnesinin yüzeyine dik olan F1z’de darbe uygulamaktadır. Çekiç daha sonra F2z, F3z, vb. taşınır. Bu, Şekil 6’da gösterildiği gibi dokuz konumda da darbeler yapılana kadar gerçekleşir.

Bu testin sonucu, Şekil 7’de gösterildiği gibi test tamamlandıktan sonra tabloda tam bir satır veya sütun değildir.

Darbe çekici gezdirilerek yapılan testte, dolu bir satır veya sütun yoktur. Darbe çekici, her üç yönde de kullanılmak yerine, her farklı ölçüm noktasında sadece bir yönde kullanılmıştır.Bu, modal darbeli çekiç kullanırken kolaylıkla gözden kaçırılır.
Düz bir yüzeyde bir darbeli çekiç kullanmaya çalışırken, yüzeye dik yönde başka bir etki yapmak çok zordur. Bu nedenle, deneysel bir modal analiz gerçekleştirirken her üç yönde de etki etme ihtiyacını göz ardı etmek genellikle kolaydır.
Darbe çekici her bir konumda üç yönde (x, y ve z) giriş yapmak için kullanıldıysa, üç tam sütun oluşturulmuş olurdu. Bu, Şekil 8’de gösterildiği gibi bütün mod şekilleri elde edilir.

Bu moda testte 27 olası giriş ve 27 olası çıkış (9 konum, her biri üç yön) vardır. Tam bir satır veya sütun almak için 27 FRF ölçüm fonksiyonunun minimumda yapılması gerekir:
– İvmeölçer gezdirme durumunda sadece dokuz doğru ölçüm gereklidir. İvmeölçerin her hareket ettirilmesinde, tablodaki ilişkili satırın üç ölçümü tamamlanmıştır.
– Darbe çekici gezdirme durumunda, yirmi yedi ayrı ölçüm yapılmalıdır. Belirli bir mod darbe çekici girişi için, tablodaki tek bir sütuna yalnızca bir ölçüm eklenir.

Modal darbe çekici her ölçüm konumunda üç yönde de uygulanırsa, tablonun üç tam sütunu ile uygun bir mod testi yapılacaktır.

Sonuç
Darbe çekici gezdirme ve ivmeölçer gezdirme, modal test için aynı gözükse de sonuçlar eksik mod şekli verebilir.Sürekli girdi ile eksiksiz bir çıktı setinin ölçüldüğünden emin olmak önemlidir.

Uygulama hakkında sorularınız için DTA Mühendislik Test Bölümü mühendisleriyle iletişime geçebilirsiniz.

The post Modal Test İpuçları: Darbe Çekici Gezdirme ve İvmeölçer Gezdirme appeared first on Blog.

FRF ölçümünde aşağıdaki durumlar incelenebilir;
– Rezonanslar – Pikler, test yapılan yapının doğal frekanslarının varlığını belirtir.
– Sönüm – Sönüm, piklerin genişliği ile oranlıdır. Rezonans frekansında daha geniş pike sahip olan, daha ağır sönümlüdür.
– Mode şekli – Yapı üzerinden genel bir referensla elde edilen birden çok FRF’in genliği ve fazı mod şeklini belirlemek için kullanılır.

Deneysel Modal Analiz

Giriş tahriğinin ve cevap çıkışının bir çok tipi deneysel FRF hesaplamak için kullanılabilir. Bazı yapı türleri için uygulanan girdi ve elde edilen cevap aşağıdaki gibidir;
– Mekanik Sistemler : Giriş kuvvet (Newton) ve çıkışlar ivme (g‘s), Hız (m/s) veya Deplasman (metre)
– Akustik Sistemler : Giriş Q (Hacimsel ivme) ve çıkış ses basıncı (Pascal)
– Akustik ve Mekanik birleşik sistemler : Giriş tahriği (Newton veya Hacimsel ivme) ve çıkış ses basıncı (Pa) veya ivme (g’s)
– Dönen mekanik sistemler : Giriş Tork (Nm) ve çıkış dönel (rotational) deplasman (derece)
Mekanik yapı üzerindeki deneysel
modal analiz için genellikle giriş kuvvet, çıkış ise ivme, hız veya deplasmandır.

Kuvvet aşağıdaki cihazlar ile uygulanabilir ve ölçülebilir:
– Darbe Çekiçleri
– Elektrodinamik Sarsıcılar

Cevap aşağıdaki cihazlar ile ölçülebilir:
– İvmeölçerler: ivme titreşimi ölçer
– Lazerler: yüzey hızını ölçer
– Fotogrametri: deplasmanı ölçer

Genellikle, Giriş kuvvet spektrumu (X) frekans alanında düz olmalıdır ve tüm frekanslar eşit düzeyde tahrik edilmelidir. Cevap (Y) incelendiğinde, cevap spektrumundaki pikler, test yapılan yapının doğal/rezonans frekanslarını belirtir.

Çünkü FRF cevabı girişe “normalize”’dir. FRF sonucundaki pikler, test parçasının rezonans frekanslarıdır.

Sanal FRF’ler ve Mode Şekilleri

FRF hem genliği (cevabın giriş kuvvetine oranı örneğin: g/N) hem de fazını (cevap, giriş ile faz çıkışının ileri geri harekert edip etmediğini belirten açıya dönüştürülmüştür) içeren karmaşık bir fonksiyondur.
Genliğe ve faza sahip olan herhangi bir fonksiyon, aşağıdaki eşitlikte açıklandığı üzere reel ve sanal terimlere dönüştürülebilir.

FRF, genlik ve fazdan, reel ve sanala dönüştürüldükten sonra aşağıdaki durumlarla karşılaşılabilir;
– FRF’in reel bölümü doğal/rezonans frekanslarında sıfıra eşit olacaktır.
– Sanal bölümü, rezonans frekanslarını belirten sıfırın altında veya üstünde piklere sahip olacaktır. Piklerin yönü, rezonans frekansı ile illişkili olarak mod şeklini belirlemek için kullanılabilir.

Plakanın tel modeli üzerinde 532 Hz’ de sanal değerler çizildiğinde plakanın burulma modu görülebilir.
Sanal FRF’leri incelemenin bu kadar yararlı olabileceğini kim bilebilirdi ki !

Dijital Sinyal İşleme Terminolojisi

Adlandırmada FRF genellikle tek harf H olarak gösterilir. Giriş X ve çıkış Y’ dir. H, X ve Y fonksiyonları frekans alanındadır.

FRF, giriş (x) ve çıkış’ ın (y) crospower’ nın (Sxy); giriş’ in autopower’ ına (Sxx) bölünmesidir.

Autopower Sxx, giriş spektrumunun karmaşık eşleniği ile kendisinin çarpımıdır ve tamamı faz bilgisi içermeyen reel bir fonksiyon haline gelir. Crosspower Sxy, çıkış spekturumunun karmaşık eşleniği ve giriş spekturumudur ve hem genliği hem de fazı içerir.

FRF Ölçümlerinin ortalaması: Coherence ve Tahminciler (Estimators)

Transfer fonksiyonu ölçümü gerçekleştirilen yapıların güvenilir çıkarımı yapıldığından emin olmak için bir kaç defa FRF ölçümü yapmak sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Ortalamanın, arzu edilen sonuca bağlı farklı çıkarım metotları kullanılarak hesaplanması sırasında, her bir FRF’ in tekrarlanabilirliği elde edilen bir coherence fonksiyonu tarafından kontrol edilir.

Coherence

Coherence, FRF’de çıkışın ne kadarının girişden dolayı olduğunu belirten frekans alanında bir fonksiyondur. FRF’in kalitesinin bir göstergesi olabilir. Aynı ölçüm tekrarlanarak, ölçümden elde edilen FRF’in tutarlılığı değerlendirilir.
Coherence fonksiyonun değer aralığı 0 ile 1 arasındadır.
– Belirli bir frekanstaki 1 değeri, FRF genliği ve fazının ölçümden ölçüme oldukça tekrarlanabilir olduğunu belirtir.
– 0 değeri tam tersi durumu belirtir. Ölçümler terkarlanabilir değildir, muhtemelen test kurulumunda bir hata olduğuna dair uyarı alınır.

FRF’in genliği çok yüksek olduğunda, örnek olarak rezonans frekansında coherence 1’e yakın bir değere sahip olacaktır.
FRF’in genliği çok düşük olduğunda ise, örnek olarak anti-rezonans frekansında coherence 0’ a yakın bir değere sahip olacaktır. Sinyal seviyesinin çok düşük olmasından dolayı FRF’in tekrarlanabilirliği enstrümantasyonun gürültü seviyesi tarafından tutarsız hale gelir. Bu durum kabul edilebilir/normaldir. Coherence, rezonans frekansında 0’a  1‘den daha yakın olduğunda veya tüm frekans aralığını boydan boya geçtiğinde, bu durum ölçümle ile ilgili bir sorun olduğunu gösterir.

Probler aşağıdaki gibi olabilir:
– Enstrümantasyon Hatası (Örneğin, ICP sensor beslemesinin gerçekleştirilememesi)
– Tutarsız tahrik – Yapıya darbe çekici tarafından tutarlı darbe uygulanmaması (Örneğin, Testi yapan personel, darbeleri farklı açılardan yapıya uygulayarak ölçümü gerçekleştirmesi)
– Yetersiz kuvvet uygulanması – Yapının tahrik edilememesi (Örneğin; tahrik ve cevap arasında fazla mesafe bulunan büyük test yapıları üzerinde [köprü, bina vb. ağır yapılar] çok küçük bir darbe çekici kullanımı)

Not: Sadece bir ölçüm gerçekleşse coherence 1 olacaktır. Değer boydan boya tüm frekans aralığında 1 olacaktır. Bu durum mükemmel bir ölçüm olduğu yönünde bir görünüm verecektir. Anlamlı bir coherence fonksiyonu hesaplamaya başlamak için en az 2 FRF ölçümü almaya ve kıyaslamaya ihtiyaç duyulduğundan bu durum sizi yanıltmasın.

Tahminciler

3 farklı kuvvet seviyesi kullanarak 30 Hz’ de kuvvet girdisi uygulanan bir yapı üzerinde FRF ölçümü yapıldığında aşağıdaki gibi olur:

Ölçümler arasındaki farklılıkların sebebi; sonlu eleman modelinden FRF elde etmekten farklı olarak, ölçülen FRF alınan ölçümden her defasında aynı değer elde edilemeyebilir. Bunun nedeni, yapı tamamen lineer değildir ve ölçümlerde küçük miktarlarda enstrümantasyon gürültüsü olabilir.
Oldukça benzer sonuçlar elde edilen bu üç ölçüm değerinden ( 5.0, 5.1 ve 4.9 g/N ) hangisi doğrudur?
Doğru değeri belirlemek için, FRF’lerin çıkışının girişine genlik oranını (H) hesaplamak için tahminci (Estimator) kullanılır.
Tek bir FRF ölçümü 3 farklı frekansta 5 farklı ölçüm üzerinden incelendiğinde, aşağıda basitleştirilmiş örnekteki tablo vasıtasıyla, bir yapı karakterize edilmeye çalışılmıştır.

Bu X ve Y çiftlerinin grafiği çizilir, dataya bir çizgi uydurulur. Çizginin eğimi (Genellikle g/N) FRF’ in genliğini belirleyecektir. Tahminciler, verinin nasıl uydurulacağını ve her bir veri noktasının ne kadarının en uygun çizgiyi oluşturmak için kullanılacağını belirler.

H1 Tahmincisi

Genelikle kullanılan tahminci, giriş sinyalinde hiç gürültü olmadığını,  sonuç olarak tüm X ölçümlerinin (girişler) oldukça kesin olduğunu ve tüm gürültünün (N) çıkış Y üzerinde olduğu varsayan H1 tahmincisidir.

Eğer giriş üzerinde gürültü var ise bu tahminci FRF‘ in olduğundan daha az tahmin verme eğilimindedir. H1 anti-rezonansları rezonanslardan daha iyi tahmin eder. Girdiler ilşkilendirilmediğinde bu tahminci ile en iyi sonuçlar elde edilir.

H2 Tahmincisi

Alternatif olarak H2 tahmincisi kullanılabilir. Bu tahminci çıkış sinyalinde hiç gürültü olmadığını, sonuç olarak tüm Y ölçümlerinin (çıkışlar) oldukça kesin olduğunu ve gürültünün (M) giriş X üzerinde olduğu varsayımında bulunur.

Eğer çıkış üzerinde gürültü var ise bu tahminci FRF’ in olduğunda fazla tahmin etme eğilimindedir. Bu tahminci rezonansları anti-rezonanslardan daha iyi tahmin eder. 245 Hz anti-rezonans frekansı için düzeltmeleri 133 Hz rezonans frekansı için düzeltmelerinden daha büyüktür.

HV Tahmincisi

Hv tahminci, frekans fonksiyonun tahminini diğerlerinden daha iyi sağlar. Hv, rezonanslarda H2 tahminciye ve anti rezonanslarda ise H1 tahminciye benzemektedir. Diğer iki tahminciden daha fazla hesaplama zamanına ihtiyaç duyar ancak günümüz bilgisayarları için bu durum sorun teşkil etmez. Hv tahminci, hem giriş X hem de çıkış Y üzerinde gürültü olduğunu varsayar.

Sonuç

FRF’ler; rezonans frekansı, sönüm oranı ve mode şekli hakkında bilgiler içerir, ayrıca yapının dinamik davranışını karakterize etmek ve ölçmek için kullanılır.
FRF ortalaması oluşturulduğunda, tahminci metotlar ölçümler üzerindeki gürültüyü hesaba katmak için kullanılırken, coherence FRF kalitesinin göstergesi olabilir.

Proje hizmetlerimiz veya satışını gerçekleştirdiğimiz sensörler ve veri toplama cihazları hakkında detaylı bilgi için lütfen DTA Mühendislik Test & Ölçüm Bölümü mühendisleriyle iletişime geçiniz.

The post Frekans Cevap Fonksiyonu (FRF) Nedir ? appeared first on Blog.