کالیبراسیون ارتعاش از طریق ISO 16063-21
کالیبراسیون شتاب سنج پشت به پشت
این استاندارد رایج ترین تجسم کالیبراسیون شتاب سنج آزمایشگاهی را توصیف می کند. این روش با استفاده از یک استاندارد مرجع پشت به پشت (piggyback) یا یک شتاب‌سنج استاندارد مرجع ساخته شده ویژه که در داخل یک محرک کالیبراسیون دقیق تعبیه شده است، سرعت و سادگی نصب و کالیبراسیون سنسور مستقیم تحت آزمایش (SUT) را فراهم می‌کند. سیستم های کالیبراسیون کنترل شده کامپیوتری مدرن می توانند کالیبراسیون و چاپ گواهی های کالیبراسیون را تنها در چند دقیقه ارائه دهند.
استاندارد فعلی منتشر شده (در سال 2003) محدوده فرکانس معمولی 10 هرتز تا 10 کیلوهرتز را فراخوانی می کند. در این محدوده، تحریک کننده باید به دقت غربال شود تا اطمینان حاصل شود که حرکت جانبی یا عرضی محرک از حد معین تجاوز نمی کند. برای محدوده 10 هرتز تا 1 کیلوهرتز، عرضی نباید از 10% تجاوز کند و بین 1 کیلوهرتز تا 10 کیلوهرتز، عرضی نباید از 30% تجاوز کند. یادآوری این نکته که تحریک‌کننده‌ها ساختارهایی هستند درست مانند مقاله‌های آزمایشی شما، به ما یادآوری می‌کند که همه چیز دارای رزونانس است. تقریباً همه محرک‌های مبتنی بر خمشی دارای حالت‌های ارتعاش در جهت جانبی هستند که باعث می‌شود لرزاننده از این محدودیت‌ها برای یک محرک کالیبراسیون با کیفیت بالا فراتر رود.
یک کلاس دقیق از محرک کالیبراسیون بلبرینگ تنها به منظور کالیبراسیون وجود دارد. پیشرفت‌های اخیر در محرک‌های کالیبراسیون بلبرینگ، برخی از چالش‌های استفاده طولانی مدت مانند تعلیق الاستیک (بند لاستیکی) برای وزن استاتیک مبدل و قفل خودکار آرمیچرها برای نصب/حذف سنسور را بدون آسیب رساندن به آرمیچر دقیق/جداسازی هوا حذف کرده است. همچنین پیشرفت های قابل توجهی در ملاحظات عملی مانند نصب، جداسازی الکتریکی، اندازه و قابلیت اطمینان حاصل شده است.
شکل1. نمونه ای یک حرکت عرضی
بخش اضافی به آخرین نسخه استاندارد، روش اکتساب داده و تجزیه و تحلیل سیگنال را در نظر می گیرد. در صورت استفاده از روش مرسوم و سنتی ولت متر RMS برای اندازه گیری ورودی، عدم قطعیت سیستم باید هرگونه اعوجاج هارمونیک ناشی از لرزاننده یا تقویت کننده ها را در نظر بگیرد. به همین دلیل، شتاب‌سنج‌های مدرن مبتنی بر عملکرد FFT یا DFT بر روی آنالایزرهای دقیق سیگنال دینامیکی (DSA) هستند. تجزیه و تحلیل مبتنی بر فرکانس تضمین می کند که اثرات خارجی مانند اعوجاج هارمونیک و نویز پس زمینه در اثر آنها بر کالیبراسیون و عدم قطعیت به حداقل می رسد. یک مزیت اضافی از انتقال به کالیبراسیون مبتنی بر FFT، بهبود قابل توجهی در سرعت کالیبراسیون بوده است، زیرا بخش اکتسابی واقعی یک آزمایش کالیبراسیون ممکن است زمان کمتری نسبت به نصب و اتصال واقعی سنسور داشته باشد.
محصول سیستم cal 9155 1
شکل2. ایستگاه کاری کالیبراسیون ارتعاش از طریق ISO 16063-21 (شتاب سنج با لرزاننده هوا)
درک عدم قطعیت ها در فرآیند کالیبراسیون شتاب بسیار مهم است. عدم قطعیت ها در هر دو مؤلفه اندازه گیری و از ارجاع به اولیه در پیوند به قابلیت ردیابی (به آزمایشگاه ملی یا لیزر اولیه) جمع می شوند. بر این اساس، عدم قطعیت یک سیستم کالیبراسیون شتاب‌سنج معمولی به سه حوزه اصلی تقسیم می‌شود: ا
- لکترونیک اندازه‌گیری (معمولاً عدم قطعیت کم)،
- شتاب‌سنج استاندارد انتقال (معمولاً بخش بزرگی از عدم قطعیت)
- و عملکرد تحریک‌کننده (معمولاً یک عامل متوسط در عدم قطعیت). .
برای دستیابی به کمترین عدم قطعیت، استاندارد مرجع باید در یک روش اولیه از طریق لیزر کالیبره شود که تقریباً (0.3٪ عدم قطعیت) اضافه می کند. به عنوان یک جایگزین، استاندارد مرجع را می توان در برابر یک “استاندارد طلایی” سازنده کالیبره کرد که مستقیماً به یک اولیه قابل ردیابی است و تقریباً (0.8٪) عدم قطعیت را اضافه می کند. در نهایت، و رایج‌ترین آن، استاندارد مرجع می‌تواند به یک «استاندارد کار» تولیدکننده قابل ردیابی باشد که از طریق «استاندارد طلایی» به اولیه متصل می‌شود و این روش حدود 1.3 درصد به عدم قطعیت اضافه می‌کند.
نتیجه ی ایده آل کالیبراسیون ارتعاش از طریق ISO 16063-21
نتیجه ی خوب از کالیبراسیون ارتعاش از طریق ISO 16063-21
محرک آزمایشگاهی کوچک، مولد سیگنال، شتاب سنج استاندارد مرجع پشت سر هم و یک جفت DVM. تا زمانی که اعوجاج هارمونیک و حرکت عرضی مشخص شده، درک شده و در محاسبات عدم قطعیت (معمولاً حدود 3-4٪) گنجانده شوند، این فرصت را برای عملیات ساده و دستی فراهم می کند. با این حال، به دلیل حرکت عرضی بالا، محدوده های خاصی وجود دارد که باید از آنها اجتناب کرد.
نتیجه ی بهتر از کالیبراسیون ارتعاش از طریق ISO 16063-21
یک تکان دهنده خمشی، یک استاندارد مرجع پشت به پشت یا استاندارد انتقال تعبیه شده کالیبره شده به استاندارد طلایی سازنده، یک کارت DSA مدرن مبتنی بر کامپیوتر با منبع و ورودی 2 کانال برای محاسبه FFT، نرم افزار کنترل برای خودکار. این دقت معقول (معمولاً حدود 2 تا 3٪ عدم قطعیت) و افزایش سرعت / سادگی را فراهم می کند. . هنوز باید به نواحی فرکانسی توجه شود که محرک کالیبراسیون مبتنی بر خمش ممکن است دارای حرکت عرضی غیرقابل قبولی باشد.
نتیجه ی بهترین از کالیبراسیون ارتعاش از طریق ISO 16063-21
اساس یک سیستم کالیبراسیون شتاب‌سنج دقیق با یک محرک هوا با کیفیت بالا با طراحی تخصصی شتاب‌سنج استاندارد مرجع داخلی شروع می‌شود. این نوع تحریک کننده همچنین امکان ویژگی های اضافی مانند بررسی سلامت رزونانس نصب شده و غربالگری خطی اولیه را فراهم می کند. یک کارت DSA دقیق می‌تواند سیگنال خروجی و 2 کانال اندازه‌گیری ورودی را با دقت بسیار بالا تامین کند، امکان کالیبراسیون خود و پشتیبانی از اتوماسیون را از طریق هر تعداد زبان راحت فراهم کند. نرم افزار کاربردی و کنترل نیز باید دارای عملکردهای پایگاه داده یکپارچه برای ذخیره و بازیابی داده های کالیبراسیون، و همچنین ساختار مدولار باشد تا به سیستم اجازه دهد تا با رشد نیازهای کاربر گسترش یابد (مثلاً کالیبراسیون شوک، کالیبراسیون با فرکانس پایین، و غیره). با درخواست کالیبراسیون اولیه لیزری شتاب‌سنج استاندارد مرجع سیستم، عدم قطعیت سیستم می‌تواند تا 0.6% پایین باشد که آخرین هنر برای کالیبراسیون مقایسه است.