振动检测中数据采集的误差值

发布日期:
2022-08-16

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     在振动检测设备中测量一般都采用数字呈现方式,数字自身的离散特性在数据采集过程中固有存在模拟测量的量化误差,但除了量化误差外还有多种其它因素导致测量不准确,在检测系统设计之初或应用这类系统时就要将这些考虑进去。在任何一个测量领域中,针对某个领域建立专业的测量和数据采集系统时,能准确的预估出最大误差是非常重要的。任何数字测量系统都存在一个局限,即代表实际测量值的数字是有限的,其最大数量由所使用的位数决定。

振动检测的测量包括两种方式。一种是测量机械或结构在工作状态下的振动(如振动位移、速度、加速度、频率和相位等),了解被测对象的振动状态,评定等级和寻找振源,对待测设备进行监测、分析、诊断和预测;二是对机械设备或结构施加某种激励,测量其受迫振动,以便求得被测对象的振动力学参量或动态性能,如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和模态等。

      量化误差是检测设备测量误差的一个危险错误,但也是一个常见错误。振动检测设备包括数据采集产品的产品资料和目录中一般关注几个指标:分辨率、测量范围、采样率和带宽。分辨率从8位到24位,它只会影响量化误差;在多功能数据采集器分辨率一般分为12位和16位,量化误差仅占整个测量误差的很小一部分,其它还包括非线性误差、系统噪声和温度漂移误差,这些都可能对结果造成很大影响,具体要看板的设计和应用条件。在振动测量时,应合理选择测量参数,如振动位移是研究强度和变形的重要依据;振动加速度与作用力或载荷成正比,是研究动力强度和疲劳的重要依据;振动速度决定了噪声的高低,人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的。速度又与能量和功率有关,并决定动量的大小。


一、非线性误差和量化有关

      量化误差与数据采集板有效范围除以代表测量值的二进制数可能状态数的结果成正比,等于相邻测量值间隔的一半。在实际设备中,离散的各值之间距离并不总是相同的,这种现象造成了非线性误差。非线性误差非常难于校正,因为它要求对高精度信号源进行多次测量才能完成。对线性误差校正则比较容易,线性误差包括增益和偏移误差,两个都可以很简单地凭借y=mx+b等式纠正,对一个高精度信号或已知信号源进行一次测量足以修正线性误差。大多插入式数据采集板都能提供这种信号以修正线性误差,信号源的质量和纠正难易程度因不同供应商而有所不同。

振动检测中数据采集的误差值


二、系统噪声造成信号实际值出现随机偏差

      噪声类型和大小导致不同的测量误差,开关电源、发热以及其它板上信号源引起的噪声等一般都可以归入系统噪声,有些信号源在技术上还会产生非随机测量误差。根据线路板的设计和具体情况,系统噪声有时候可以改善测量的精度。

振动检测中数据采集的误差值


三、运行的温度致使振动检测出现误差

      计算机或台式测量仪器的温度都会发生变动,计算机系统中的数据采集板一般工作在0到55℃温度范围,定制的电阻网络和高精度元件可以帮助把温度漂移维持在6ppm/℃以内。另外,数据采集板常常会调用一个自校正函数,将温度漂移维持在更低的水平(约0.6ppm/℃)。有些板上有温度传感器测量环境温度,可用编程的方法用一个简单的函数调用从该传感器获取信息,确保元件在规定的范围内工作。

振动检测中数据采集的误差值


      最后这几个主要误差源产生的误差作一个简单相加通常足以反映系统总体测量误差,检测设备在开发测试系统建议首先写下误差的最大值,即测量可允许误差,在选择数据采集器一个简单的通用原则是16位板大约比12位板精确10倍。数据采集板具有多种不同的总线,包括PXI、USB和PCI,它们各有不同的特点,一旦精度指标确定以后,剩下的选择最佳数据采集板的工作就变得相对容易了。


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