Analisador de Vibrações – modo de funcionamento 1

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Analisador de Vibrações modo de funcionamento I

1. Compreender a relação entre tempo e frequência
   num analisador de vibrações
2. Amostragem e digitalização num analisador de
   vibrações

• www.dmc.pt

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Conteúdo do curso

• Compreender a relação entre tempo e frequência
  num analisador de vibrações
• Amostragem e digitalização num analisador de
  vibrações
• O que é o Aliasing num analisador de vibrações
• A implementação do zoom num analisador de
  vibrações
• A implementação de janelas na forma de onda
  (windows) num analisador de vibrações
• As médias num analisador de vibrações
• Largura de banda em tempo real nos analisadores
  de vibrações
• Processamento em sobreposição (overlap)
• Seguimento de ordens
• Análise do envelope
• Funções de dois canais

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Conteúdo desta apresentação

• Compreender a relação entre tempo e frequência
  num analisador de vibrações
• Amostragem e digitalização num analisador de
  vibrações

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Tecnologias preditivas

Vibrações
Medição de tensão em veios
Emissão acústica
Análise de motores elétricos
Termografia
Ultrassons
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Tecnologias corretivas

Equilibragem no local
Alinhamento de veios
Proteção de rolamentos
Calibração de cadeias de monitorização de
vibrações
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Propriedades da análise de vibrações com FFT

• O Fast Fourier Transform (FFT) é um algoritmo
  para transformar dados do domínio de tempo para o
  domínio de frequência.
• Isso significa que o algoritmo transforma
  amostras digitalizadas do domínio de tempo para
  amostras no domínio de frequência, como se mostra
  na Figura

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Os registos da forma de onda das vibrações o
bloco

• Um bloco de tempo é constituído por N amostras
  igualmente espaçadas, da forma de onda analógica
  do sinal do sensor de vibrações, que entra no
  analisador de vibrações.

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O FFT é calculado em blocos de amostras da forma
de onda.

• Como se mostra na Figura 3, este registo de tempo
  é transformado como um bloco completo num bloco
  completo de linhas de frequência.
• Todas as amostras do registo de tempo são
  necessárias para calcular cada linha no domínio
  de frequência.
• Isto está em contraste com o que se poderia
  esperar, ou seja, que uma única amostra de
  domínio de tempo se transforma em exatamente uma
  linha de domínio de frequência.
• Compreender esta propriedade de processamento de
  blocos do FFT é crucial para entender muitas das
  propriedades do Analisador de Vibrações.

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Obtém-se um novo bloco de amostras da forma de
onda após a aquisição de cada nova amostra de
forma de onda

• Por exemplo, como o FFT transforma todo o bloco
  de bloco de tempo como um todo, não pode haver
  resultados válidos de domínio de frequência até
  que um registo de tempo completo tenha sido
  adquirido.
• No entanto, uma vez concluída, a amostra mais
  antiga pode ser descartada, todas as amostras
  deslocadas no registo de tempo e uma nova amostra
  adicionada ao final do bloco como se vê na Figura
  .
• Assim, uma vez que o bloco é inicialmente
  preenchido, temos um novo bloco em cada vez que a
  se adquire uma nova amostra no domínio do tempo
  e, portanto, poder-se-ia ter novos resultados
  válidos no domínio de frequência, cada vez que
  existe uma nova amostra no domínio do tempo.

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Quantas linhas existem no espetro de frequência?

• Referiu-se anteriormente que o bloco tem n
  amostras igualmente espaçadas.
• Outra propriedade do FFT é que ele transforma
  essas amostras no domínio de tempo para n/2
  linhas igualmente espaçadas no domínio da
  frequência.
• Só se obtém metade das linhas, porque cada linha
  de frequência realmente contém duas peças de
  informação, amplitude e fase.
• O significado disto é mais facilmente visto se
  olharmos para a relação entre o domínio de tempo
  e frequência.

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A fase de componentes do domínio da frequência é
importante

• Até agora, tem-se implícito que a amplitude e
  frequência das ondas sinusoidais contém todas as
  informações necessárias para reconstruir a
  entrada.
• Mas deve ser óbvio que a fase de cada uma dessas
  ondas sinusoidais é importante também.
• Por exemplo, na Figura , mudamos a fase dos
  componentes de onda sinusoidal de maior
  frequência deste sinal.
• O resultado é uma distorção severa da forma de
  onda original.

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O que é o espaçamento das linhas do espetro de
frequência?
a) Período de sinal de entrada é igual a bloco de
tempo. Menor frequência observável.

• Agora que sabemos que temos linhas n/2 igualmente
  espaçadas no domínio da frequência, qual é o seu
  espaçamento?
• Podemos ver na Figura que, se o período do sinal
  de entrada for maior do que o registo de tempo,
  não temos como determinar o período (ou
  frequência, que é o seu recíproco).
• Portanto, a linha de menor frequência do FFT
  ocorre numa frequência igual à inversa da duração
  do bloco de tempo.

b) Período de sinal de entrada mais longo do que
o bloco de tempo. A frequência do sinal de
entrada é desconhecida
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Espaçamento em frequência de todas as linhas do
espetro

• Estabelece-se agora, que o afastamento entre
  estas duas linhas e qualquer outro para de linhas
  consecutivas é o inverso da duração do bloco de
  tempo.

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Qual é a frequência máxima do espetro FFT?

• Agora pode-se determinar que a maior frequência
  que podemos medir é

n número de amostras do boco de tempo
Porque temos linhas n/2 espaçadas pelo recíproco
do registo de tempo a partir de zero Hertz .
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A gama de frequência da analisadores de vibrações
é determinada pela taxa de amostragem do bloco de
tempo

• Uma vez que gostaríamos de ajustar a gama de
  frequência da medição, devemos variar o fmáximo.
• O número de amostras de tempo é fixado pela
  implementação do algoritmo FFT.
• Portanto, devemos variar o período do registo de
  tempo para variar fmax.
• Para fazer isso, devemos variar a taxa de
  amostragem para que sempre se tenha n amostras no
  período de tempo variável do registo.
• Isto é ilustrado na Figura .
• Observe-se que, para cobrir frequências mais
  altas, devemos amostrar mais rapidamente.

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Amostragem e digitalização num analisador de
vibrações

• A entrada para o Analisador de Vibrações é uma
  tensão analógica contínua com origem no sensor de
  vibrações.
• Lembre-se também que o FFT requer amostras
  digitalizadas da entrada de seus cálculos
  digitais.
• Portanto, precisamos adicionar um amostrador ao
  conversor analógico - digital (ADC) ao nosso
  processador FFT para fazer um analisador de
  espectro.
• Pode-se ver este diagrama de blocos básico na
  Figura.

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O Amostrador ADC não deve introduzir erros.
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A gama dinâmica de um analisador de vibrações

• A gama dinâmica é outro aspecto da resolução.
• É uma medida da capacidade de analisar pequenos
  sinais na presença de grandes, como mostra a
  figura.
• A gama dinâmica de um analisador de vibrações é
  definida como a proporção entre os maiores e
  menores sinais que podem ser analisados ao mesmo
  tempo.
• A ampla gama dinâmica é importante para analisar
  sinais de vibração de baixo nível na presença de
  grandes componentes residuais de desequilíbrio.

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Gama dinâmica e número de bits num analisador de
vibrações quanto maismelhor

• Na figura pode-se ver a relação entre número de
  bits do conversor analógico digital e a gama
  dinâmica em dB
• Os analisadores modernos têm uma gama dinâmica na
  ordem dos 120 dB o que lhes permite dispensar a
  função de ajuste de fim de escala (auto-range),
  por conseguirem medir toda a gama de medida dos
  acelerómetros piezoelétricos mais comuns.

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Gama dinâmica e número de bits do ADASH VA5
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Sistemas de monitorização permanente

Sistemas protetivos e preditivos
Ex
Transmissores de vibrações Monitorização
permanente de vibrações Sistemas
wireless Análise da assinatura de motores
elétricos pela técnica do MCM
Meggitt Vibro-Meter
23
Equipamentos portáteis

• Vibrometros
• Analisadores de vibrações
• Coletores de dados
• Medidores de ultrassons
• Sensores de vibrações

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Pode ver um artigo sobre este tema neste link
Analisador de vibrações
www.DMC.com
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PROGRAMA DE FORMAÇÃO 2020
Para mais informações ver www.dmc.pt
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Esperamos que esta apresentação tenho sido
interessante