Messung mechanischer Schwingung mit piezoel. Sensor

Mugnuff schrieb:

und deswegen soll der Sensor die Schwingungen (wenn möglich) ab 100 Hz bis 40-50kHz aufwärts auflösen können. Ist das zu viel?

Schließ ein Oszi an den Sensor an und schau, was der liefert. Zeig dein Problem einem Profi, der solche Messaufgaben shcon öfter gelöst hat und frag ihn, welchen Sensor du dafür nehmen müsstest. Dort kannst du solche Leute und Geräte finden: https://www.kistler.com/DE/de/c/beschleunigungssensoren/CG21-accelerometers

aber dafür gibt es ja geeignete A/D Wandler.

Die sind im entsprechenden Oszilloskop schon eingebaut. Und genau das ist das richtige Messegerät, um erst mal herauszufinden, ob

1. der Sensor was taugt
2. der Sensor plausible Werte bringt
3. dich eine solche Messung überhaupt beim eigentlichen Problem weiterbringt

Dafür sollte ein piezoel. Sensor (aufgrund der hohen Frequenzen)

Üblich sind heute MEMS-Sensoren. Die gibts dann auch gleich dreidimensional. Bringt ja nichts, wenn du die Schwingung nur in einer Achsrichtung anschaust.

Mugnuff schrieb:

ich habe einen Messaufbau mit einem TTT Arbeitsraum (3 Achsen mit Linearaktuatoren, welche auf einer Spindel laufen). Bei bestimmten Fahrgeschwindigkeiten schwingen die Schrittmotoren mal mehr und mal weniger

Wenn Du MESSEN willst, frag mal bei den üblichen Verdächtigen (Bruel&Kjaer, Kistler, Hottinger/HBM et al) nach. Dort gibt es i.A. auch Applikations-Unterstützung vom Feinsten.

Abhilfe finden - sofern dieses "Schwingen" deine Anwendung stören sollte - ist dann noch mal ein ganz anderes Thema...

Mugnuff schrieb:

ab 100 Hz bis 40-50kHz aufwärts auflösen können. Ist das zu viel? Bzw. brauche ich überhaupt so viel?

Mechanische Schwingungen von Antrieben liegen eher im Bereich 10Hz - 1kHz, so meine Erfahrung aus 20 Jahren. 50kHz ist ja schon Ultraschall.

Gibt es vllt. noch alternativen zum Piezo?

Wenn du die Drehschwingungen von Motoren oder Wellen messen willst so bieten sich dafür Dreh-Encoder an: https://de.aliexpress.com/item/1005004359395872.html Diesen an die verdächtige Spindel dran pfriemeln.

Einfach die Zeit zwischen den Flanken eines Kanals auswerten und man hat einen hochgenauen Drehzahlverlauf.

Mugnuff schrieb:

Gibt es vllt. noch alternativen zum Piezo?

Gibt es, z.B. ADXL103 etc. aber wozu ?

Da kommen dieselben Messwerte raus.

Ein Piezo produziert eine Ladung, entweder hochohmig die Spannung messen oder niederohmig den Strom oder was dazwischen.

In welchem Rahmen die liegen weiss man natürlich nicht. Wenn sie zu gering sind muss man die Gegenmasse auf dem Piezo erhöhen, ist sie zu hoch den Widerstand verringern.

Es gibt diverse Anleitungen, wie man Schleifscheiben mnithilfe nem Oszi und Piezosensor auswuchten kann. Solche Geräte sind auch ganz profimässig käuflich, also auf jeden Fall seit Jahrzehnten bekannt und bewährt. Eventuell könntest du daher nach sowas suchen, vielleicht hilft das am besten weiter.

Mugnuff schrieb:

Gibt es vllt. noch alternativen zum Piezo?

Laser Vibrometer

Messen klingt ja nicht so schlecht, aber was soll es den sein? Schwingweg, Schwinggeschwindigkeit oder Schwingbeschleunigung? Mit einem Piezo bekommst du direkt die Schwingbeschleunigung [m/s²].

Wenn du jetzt Messungen an deinem Aufbau durchführst, wirst du feststellen, dass du überall andere Werte erhältst. (Das ist genauso wie, wenn du mit dem Oszi auf einer Platine misst und keinen Schaltplan und keine Idee von dem Problem hast - der Erkenntnisgewinn ist sehr limitiert)

Ich nehme an, dass die Schwingungen störend auf andere Ergebnisse einwirken und du die Aufgabe hast, das zu optimieren. Schwingungen treten immer auf, wenn Kräfte periodisch oder nichtperiodisch auf ein System einwirken. Die Schwingung kann in Ihrer Stärke durch die Eigenresonanz beeinflusst werden. Da liegt vielleicht der Hase im Pfeffer, denn wenn das System schlecht gedämpft ist und die Anregung im Bereich der Eigenresonanz liegt, langen schon kleine Anregungen um große Amplituden zu erzeugen. Du solltest also nicht nur die Anregung messen, sondern auch die Eigenresonanzen des Aufbaus bestimmen (Impulshammer). Die Anregung verhindern ist eine Sache - Resonanzfrequenzen zu umgehen ist vermutlich einfacher - und Dämpfung meist noch einfacher zu realisieren (Tipp: Masse hilft ganz gut z.B Knetmasse).

Slartibartfass

Thomas F. schrieb:

Mechanische Schwingungen von Antrieben liegen eher im Bereich 10Hz - 1kHz, so meine Erfahrung aus 20 Jahren.

Das ist richtig. Höhere Frequenzen sind bei bewegten Massen aus Trägheitsgründen kaum möglich. Das wären dann eher Geräusche, die von Metallteilen weitergeleitet werden.

Michael B. schrieb:

Gibt es, z.B. ADXL103 etc. aber wozu ?

Der ADXL103 ist ein mikromechanischer Sensor. Darin wird die Position der Sensormasse kapazitiv erfasst. Die maximal erfassbare Frequenz ist prinzipbedingt deutlich kleiner als die Frequenz, mit der die internen Kapazitäten gemessen werden. Begrenzend wirkt auch die Resonanzfrequenz der Sensormasse, die beim ADXL103 bei 5,5 kHz liegt. Höhere Frequenzen kann man so nicht messen. Dafür wären beispielsweise Mikrofone besser geeignet.