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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Vibration berechnen


Autor: Tom Torres (tomtorres)
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Hallo zusammen,

erst ein mal, mein Problem ist eigentlich genau genommen nicht 
programmiertechnischer Natur, deswegen wenn es in einem anderem Bereich 
besser aufgehoben ist, bitte ich einen Moderator/Admin oder ähnliches 
den Beitrag entsprechend zu verschieben.

So und nun zu meinem Problem: Ich möchte mit einem µC und einem 
Beschleunigungssensor die Vibrationen einer Maschine messen.
Die Kommunikation zwischen µC und Sensor funktioniert auch wunderbar und 
ich bekomme auch für die drei Achsen ( x, y und z) Beschleunigungswerte 
aus denen ich die Vibration der Achse errechnen kann.

Allerdings bräuchte ich jetzt noch die resultierende Vibration ( da die 
Wahrscheinlichkeit das die Maschine genau auf einer Achse vibriert doch 
eher klein ist).
Und nun kommt die eigentliche Frage kann ich die gesamt Vibration 
einfach aus der Wurzel der Quadratsummen der Einzelvibrationen 
errechnen?
(also Wurzel aus ( vib_x² +vib_y²+ vib_z²) )

Wäre echt nett wenn mir da irgendjemand weiterhelfen könnte ( Google war 
leider nicht so besonders hilfreich, oder ich war zu blöd nach dem 
richtigen begriffen zu suchen)
Grüße und schönen Sonntag noch

Tom

Autor: Hans Mayer (hansilein)
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das kommt drauf an.
Wenn Du weisst daß die vibration nur auf einer Frequenz stattfindet dann 
ja.
Wenn Du mindestens 2mal schneller abtastest als die schnellste 
Vibraionsfrequenz auch.
Wenn Du langsamer abtastest und die Vibration Komponenten verschiedener 
Frequenzen hat eher nicht.

Autor: Tom Torres (tomtorres)
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mmh ist leider eher unwahrscheinlich dass alle drei Vibrationen die 
selbe Frequenz haben.

Und mir ist bisher noch nicht der zündende Gedanke gekommen wie ich die 
Gesamtvibration berechnen muss/soll/kann.

Autor: Roland Praml (pram)
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In welcher Einheit wird denn Vibration gemessen?

Ich würde von mein Eingangsvektor, welcher normalerweise mit 9,81g nach 
'unten' zeigt, diesen Wert subtrahieren oder durch einen Hochpass 
filtern.

Dann hast du einen Vektor mit der relativen Auslenkung. Aus der 
maximalen Länge dieses Vektors kann man dann vielleicht den Grad der 
Vibration ableiten.

Wenn mans komplizierter betrachtet, bewegt sich der Vektor in einem 
Ellipsoid-ähnlichen Bereich. Die Größe und Form dieses Bereichs könnte 
man ebenfalls als Messgröße heran ziehen.

Damit das Ganze funktioniert, brauchst du natürlich ausreichend viele 
Messdaten/Zeiteinheit


Gruß
Roland

Autor: Tom Torres (tomtorres)
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Vibrationen werden in mm/s gemessen, und die 9.81 braucht man nur um g 
in m/s² (bzw. mit richtigen Faktor halt in mm/s²) umzuwandeln

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
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Tom Torres schrieb:
> Und nun kommt die eigentliche Frage kann ich die gesamt Vibration
> einfach aus der Wurzel der Quadratsummen der Einzelvibrationen
> errechnen?
> (also Wurzel aus ( vib_x² +vib_y²+ vib_z²) )

Ja, du kannst jede beliebige Berechnungsvorschrift verwenden um dir 
irgendein Ergebnis zu erzeugen ;-) Das möchtest du sicher aber nicht. 
Interessanter ist doch deine eigentliche Aufgabenstellung. Was möchtest 
du mit einem 3-axigen Beschleunigungssensor an einer Maschine messen? 
Was soll mit diesem Messergebnis getan werden?
- Betriebsschwingungsanalyse?
- Modalanalyse?
- Schadensdiagnose
- Drehzahlüberwachung
- ...
Die Lösungen sind so vielfältig wie die Aufgabenstellungen. Vielleicht 
grenzt du deine Aufgabenstellung für uns etwas ein.

Autor: Tom Torres (tomtorres)
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Hallo,
es geht um die Überwachung einer Maschine, also wirklich um die 
Vibration und nicht die Drehzahl.

Grüße und vielen Dank schon einmal an alle

Tom

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Tom Torres schrieb:
> Hallo,
> es geht um die Überwachung einer Maschine, also wirklich um die
> Vibration und nicht die Drehzahl.

Na, ja.
Du misst ja erst mal nur die Beschleunigungen.
Und da Beschleunigung, ebenso wie Geschwindigkeit, physikalisch gesehen 
ein Vektor ist (charakterisiert durch Grösse und Richtung), kannst du 
selbstverständlich einen Phytagoras anwenden.

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
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Tom Torres schrieb:
> es geht um die Überwachung einer Maschine, also wirklich um die
> Vibration

Üblicherweise wird zur Bewertung eines Maschinenzustandes der 
Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit herangezogen (siehe DIN ISO 
10816-3).

Autor: Tom Torres (tomtorres)
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Hallo,

genau darum geht es, und wie gesagt mein Problem ist gerade ich hab die 
Schwinggeschwindigkeiten für die drei einzelnen Achsen (x,y und z), doch 
wie muss ich die jetzt "zusammenfügen" um die resultierende davon zu 
bekommen?
weil dass die ja der werte der wirklich interessant ist, oder hab ich da 
irgendwas total falsch verstanden?

Grüße
Tom

Autor: Johannes (Gast)
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Wenn Dich nur der Betrag der Vibration interessiert, ist die Wurzel der 
Summer der Quadrate schon die richtige Formel. Ich nehme mal an, Deinen 
Sensoren folgt ein Spitzenwert-Gleichrichter (entweder in Hard- oder 
Software)?

Welche Information möchtest Du denn aus der Vibrationsamplitude 
ableiten?

Es gibt übrigens auch kommerzielle Produkte, die die Vibrationsdaten 
richtig aufwendig verarbeiten (FFT)...

http://www.skf.com/files/599748.pdf

Autor: OlliW (Gast)
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nur mal so als Anmerkung, ein Beschleunigungssensor misst die 
Beschleunigung, Vibrationen werden aber typischerweise in 
Geschwindigkeit (mm/s) angegeben (wie von Joe betont) => du musst 
erstmal die Messdaten zeitlich integrieren (in jeder der Achsen) => was 
du dann machen musst/willst hängt davon ab was du wissen willst (wie 
wieder von Joe betont)... und da kann man nichts zu sagen ohen dass du 
sagst was du wissen willst... wenn du z.B. den Maximalwert der 
Schwingungsgeschwindigkeit während einer Umdrehung wissen willst, dann 
müsstest du z.B. eine FFT machen und die Amplitude bei der Drehfrequenz 
ablesen... wenn du viel schneller misst als das Teil sich dreht, dann 
reicht es wahrscheinlich den Maximalwert des Betrags der 
Schwingungsgeschwindigkeit zu nehmen...

Autor: Tom Torres (tomtorres)
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@OlliW jup des ist soweit alles klar und des hab ich soweit auch schon 
alles, sprich zeitlich integriert und frequenz usw usf...

geht wirklich nur noch rein um den Punkt aus "drei mach eins"

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