ההשפעה של חיישנים מקום ואוריינטציה על Accuracy ב- Velocity Monitoring

ניטור Velocity הוא אבן הפינה של הנדסה מודרנית ופרקטיקה מדעית, תוך התבססות על הכל מ ניטור בריאות מבני (SHM) של גשרים ושחקני שחקים לניתוח דינמי של כלי רכב ומחקר של זרימת נוזלים.אמינות המדידות האלה, עם זאת, נקבעת ביסודה על ידי שני משתנים בעלי אוריינטציה לעתים קרובות: איפה חיישן ממוקם ואת הכיוון שבו הוא מונחה על ידי טכנאים או מכווני, יכול להביא אותות ברורים של חומרת של חומרת זיהוי מדויק, כדי להציג נתונים מדויקים, כדי לפתח דיוק, כדי להציג את זה, כדי להציג את זה, כדי להשפיע על ידי בדיקות מדויק.

Velocity, המוגדר כקצב של שינוי עמדה ביחס לזמן ולכיוון, הוא כמות וקטור. Capturing זה דורש בדיוק כי מערכת המדידה - בין אם לייזר רוטום, accelerometer משולב במהירות, מכ"ם דופלר, או צינור בורות - הוא פרוס עם הבנה ברורה של הפיזיקה של מערכת היעד.

התפקיד של חיישנים מקום ב-Valocity Accuracy

מיקום חיישן הוא ההחלטה של איפה חיישן ממוקם פיזית או בתוך מערכת.ההחלטה הזאת ישירות מכתיבת איזה חלק של השדה המהיר הוא מדגימה. ביישומים רבים, רק מספר מוגבל של חיישנים זמינים, מה שהופך את המיקום לבעיה אופטימיזציה קלאסית: איפה חיישנים צריכים ללכת כדי ללכוד את הנתונים המודיעיים ביותר עם המיקום של אי הוודאות הנמוכה ביותר? אימפולסיביות גבוהה מאוד), במקרים של רגישות פנימית, או קידוד ראשוני, או קידוד ראשוני, או קידוד ראשוני, או אימפולסים מקומיים.

מפתחי ההחלטות של המשרות

(FLT:0)Proximity למקור התנועה:BuildFLT:1 חיישנים חייבים להיות ממוקמים היכן אות המהירות של העניין הוא חזק יחסית לרעש רקע.לדוגמה, על מכונה רוטטת, דיור הנושא יציג רטט הקשור ישירות למהירות פיר, בעוד נקודה רחוקה מן הנושא עשוי למדוד רק תגובה מבנית.
(FLT:0) שיקולי תדר:FLT:1eur ניטור מהירות מבני, מיקום צריך להימנע מקווי צומת של מצבי רטט דומיננטיים. חיישן שהוצב בצומת ירשום אפס מהירות עבור מצב זה, המוביל להפחתה חמורה של ניתוח מודול ניסיוני הכללי (EMA) או מודל יסוד סופי (FEM) משמשים לעתים קרובות לחיזוי מצב וזיהוי מיקום.
(FLT:0) גישה ופרקטיקה: FLT:1 במתקנים בעולם האמיתי, המיקום התיאורטי האידיאלי עשוי להיות בלתי נגיש או לא בטוח. פתרונות פשרות חייב לשקול חסימה כבל, הגנה סביבתית, ואת היכולת לטבול או להחליף את החיישן ללא דינמיקה גדולה. in car, חיישנים על רכיבים לעתים קרובות להתמודד עם מגבלות חמורות, וחייב להיות רכוב על משטחים נגישים.
(FLT:0) חזקות סביבתית: טמפרטורות 1:1 קיצוניות, לחות, הפרעה אלקטרומגנטית (EMI), וסוכני קורוזיה יכולים להפיג את ביצועי החיישן.לדוגמה, חשיפה לשמש ישירה עלולה לגרום ⁇ תרמיים כי שינוי רגישות אגוזאלקטרית.מיקום חייב לקחת בחשבון עבור גורמים אלה או כוללים הגנה וחום פיצוי.
(FLT:0) תנאי גבול:FLT:1 משטח עולה עצמו משפיע על העברת התנועה. A חיישן תקוע לבסיס עבה, נוקשה יחוו היסטוריה שונה מהירות מאשר אחד המצורף לפאנל דק וגמיש.הנוקשות של החבט הרציף, שטוחות פני השטח, ואת העומס של המזרז של כל ההשפעה המסובבת, וכתוצאה מכך דיוק, מדידה.

שיטות אופטימיזציה של Placement

עבור מערכות מורכבות, מיקום אד-הוק הוא לעתים נדירות מספיק מהנדסים להסתמך יותר ויותר על אלגוריתמים אופטימיזציה שיטתיים כדי לקבוע מיקומים חיישן.

שיטת העצמאות (EI) : אלגוריתם זה בוחר מיקומים חיישן הממקסמים את העצמאות ליניארית של צורות מצב היעד, ומבטיח שכל מצב הוא ניתן לצפייה כראוי.זה משמש באופן נרחב ניטור בריאות מבני כדי להציב ק"מ להתאמה מהירה באמצעות שילוב.
(FLT:0 אלגוריתמים ג'גנטיים (GA) ואופטימיזציה של חלקיקים (PSO): FLT:1 שיטות היררוניות אלה לחפש חללי עיצוב גדולים עבור מיקומים כמעט-אופטימליים, לעתים קרובות באמצעות פונקציה אובייקטיבית המפחיתה את מספר המצב של מאטריקס מידע פישר או ממקסמת observability מודולרי.
(FLT:0) אלגוריתמים גריידיים: FLT:1 במיוחד שימושי עבור רשתות חיישן בקנה מידה גדול שבו יעילות חישובית היא קריטית.הם מוסיפים באופן משמעותי חיישנים במיקומים הנותנים את השיפור הגדול ביותר במדיום נתון, כגון צמצום השגיאה הצפויה של מהירות בנקודות לא מכוונות.

ללא קשר לשיטת, אופטימיזציה של מיקום מוצלח דורש מודל מדויק של הדינמיקה של המערכת - אנליטית, מספרית או ניסיונית ללא זה, אופטימיזציה בנויה על חול.

אוריינטציה חושית: אל הזרת הציר הסנסאי עם המציאות של התנועה

בעוד מיקום קובע את FLT:0.9.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10

מתמטיקה של טעות משוחד

[[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]

(ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד)

אפילו טעות קטנה של 10 מעלות מציגה טעות קוסטין של כ 1.5% (cos 10 ° = 0.9848). ב 30°, השגיאה קופץ ליותר מ-13%.במדות מרובות-axis באמצעות חיישנים משולשים, אי-השונים בין גרזן למערכת ההתייחסות יכול לייצר צחצובות, כאשר תנועה בכיוון מלאכותי אחד מופיעה בערוץ אחר, זה יכול להיות מזיק במיוחד כאשר הוא מצטבר שגיאות זמן על פני תאוצה.

השפעות של אוריינטציה לא נכונה על פני תחומים

(FLT:0) דינמיקה של הנדסת חשמל: FLT:1 בבדיקות מודולליות, accelerometer מוכוון אנכי ממוקם על קרן אופקית יהיה בעיקר למדוד רטט אנכי, אבל אם הדבורה גם חווה תנועה נזירית או מאוחר יותר, המהירות המדומנת יהיה פרויקט וקטורן, לא הגודל האמיתי של צורות מורכבות, חד-כי-שי חייב להיות חיישנים מתאימים לכיוון של כל אחד או אחר-כך הוא אורך-כך - הוא אורך-כך, או שלוש נקודות-כך, או שלוש נקודות-כך, או יותר, או יותר, הוא אורך-כך, או שלוש נקודות-קולי, לא גודל של כל אחד, הוא קבוע.
(FLT:0) דינמיקות הוונציאליות: 1FLT 1 יחידת מדידה לא רצויה (IMU) על זיקות מכונית חייב להיות צירים שלה תואמים עם גליל של הרכב, המגרש, ו- Yaw axes. אפילו כמה מעלות של אי-צדק בציר המגרש יכול לגרום האצה לטווח ארוך (bra) כדי לסווג את המהירות האנכית, להוביל לתופעות לוואי לא מדויקות;
(FLT:0) למדידת מהירות מהירה: 1 בדינמיקה נוזלית, שגיאות אוריינטציה משפיעות לא רק על הגודל אלא גם את הכיוון. צינור בוטה-סטטט חייב להיות יישר עם כיוון זרימה מקומי בתוך ±5 מעלות כדי לשמור דיוק בתוך 1%.ממטרים חמים-חוט הם בכיוון מאוד מכוון; רוטט את הבדיקה על ידי 90 מעלות יכול לגרום לפלט קרוב אפס עבור זרימה מהירה, אבל יש צורך בזהירות רבה יותר מתפתלת (לוקס) עם שטף (ד) עם שטף שטף שטף שטף שטף שטף (דלהלן שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף , אך הוא בעל שטף , אך הוא שטף שטף שטף , אך הוא בעל 3x-דמכוון שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף , אך הוא מאוד שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף שטף

המונחים: Calibration and Verification

כדי למזער שגיאות אוריינטציה, נהלי קליברציה קפדניים הם הכרחיים.אלה עשויים לכלול:

(FLT:0) ריצוף ותיקון ההיערכות: קיד 1 (Precision) עולה עם רמות בועות, כלי היערכות לייזר, או הרות קרימטיות המבטיחות אוריינטציה חוזרת.
(FLT:0) חזרה-להגב: ⁇ 1 הר החיישן לצד חיישן הפניה עם אוריינטציה ידועה והשוואה בין תפוקות תחת תנועה מבוקרת (למשל, על שולחן רועד) מבדילים חושפים אי-צדק.
(FLT:0) אימות שדה: 1FLT (השתמש במקור תנועה ידוע, כגון פטיש השפעה calibrated או מסה אקסצנטרית מסתובבת, לבדוק כי הפלט של החיישן מתאים לכיוון הצפוי.עבור תלת-קרבית accelerometers, מבחן הטיה סטטי פשוט (מרכיבים של האצה כבידתית) יכול לאשר או להשולי.
(FLT:0) תיקון תוכנה: 1 כאשר מימוש פיזי הוא לא מעשי, מטריצה אוריינטציה נגזרת מתמטית ניתן ליישם את הנתונים כדי לתכנן את המדידות על האקסקס הנכון.זה דורש מדידה עצמאית של הכיוון האמיתי של החיישן ביחס למבנה, לעתים קרובות מתקבל ממכונת מדידה או photogramry.

מעשי הטוב ביותר עבור הפחתה של חיישן אופטית ב Velocity ניטור

הבאת מיקום וכיוון יחד, את התרגילים הטובים ביותר מסנתז עקרונות תיאורטיים עם ניסיון שדה:

תכנון טרום-הפצה

(FLT:0)Perform a system Identity study ראשית.FIRLT:1 , בין אם באמצעות FEM, ניתוח מודולי ניסיוני, או דינמיקת נוזל חישובית (CFD), להבין את דפוסי התנועה הדומיננטיים וטווחי התדר לפני בחירת מיקומים חיישן.
(FLT:0) כלי אופטימיזציה של רשתות מורכבות.FreaLT:1) עבור יותר מ קומץ חיישנים, מיקום ידני הוא כנראה תת-אופטימי. Leverage תוכנה כמו תיבת החיישנים של MATLAB או פלטפורמות SHM ייעודיות כדי להפעיל את EI או GA אלגוריתמים.
(FLT:0) לעיין במפה של מערכת קואורדינטת 1.(FIRLT:1) Define Global and Local לתאם אקסס.עד כיצד כל אחד מהאקסים של חיישן מתייחס למערכת זו.

הר ומתקן

(FLT:0) עידוד נוקשה, נמוך-מעצורים (FLT) 1 השתמש במגונים עלים או דביקים עם קו עובי מינימלי.הימנעות מגידולים מגנטיים עבור יישומים גבוהים - הם מציגים התחדשות ושינויים בשלב.
(FLT:0) להקל על החיישן באמצעות כלים מדויקים.FreaLT:1 חיישנים חד-אקשיים, בלוק היערכות ממוחשב יכול להבטיח את ציר הרגיש הוא perpendicular משטח הגדל. for triaxialחיישנים, לאמת אוטוקיונאליות עם גיליון הספציפי של היצרן.
(FLT:0) כבלים של סודיות כדי להימנע ממתח.FirLT:1 , כבלים רופפים יכולים להרים רעש טריבואלקטרי או לגרום החיישן לנקז מעט, שינוי הכיוון היעיל שלו.

הודעה אחרונה

(FLT:0) לפורמול מבחן קוהרנטיות.FIRLT:1 [ה] מודד את ההקפה בין שני חיישנים ממוקמים בקפידה כדי להעריך אם הם תופסים את אותה תנועה.כפירה נמוכה בתדרים מרכזיים עשויה להצביע על מיקום גרוע (למשל, צומת) או חוסר התאמה אוריינטציה אוריינטציה.
(FLT:0)Check for cross-channelamination.Build.ph1 אם משתמשים במסננים דיגיטליים או באינטגרציה כדי להמיר תאוצה למהירות, לפקח על האות המשולב עבור מסט או סחף שעלול לנבוע ממגע חוצה אוריינטציה.
(FLT:0) ,Establish alibration לוח הזמנים.Build.cioFLT) 1 חיישןי נסחף לאורך זמן.תוכנית לחזרה תקופתית של רגישות והיערכות, במיוחד לאחר חשיפה סביבתית קשה או הלם מכני.

ביקורת: Bridge Vibration Monitoring

בגשר השעיה ארוך טווח, ניטור מהירות שימש כדי להעריך את מצבי רוח המושרה. Accelerometers הוצבו באורך רבע ואורך באמצע-טווח בהתבסס על ניתוח FEM שחזה את מצבי האנכי הראשון סימטרי ואנטי-סימטרי.עם זאת, נתונים ראשוניים הראו ירידה בלתי צפויה של נתונים פיגוריים.חקירות הראו כי החבטים הרצים הותקנו עם טוויסט קל, מה שגורם לאמצע של Acceler למדוד שילובים של לייזר אמיתי של 2 אחוזים, אפילו לאחר שבמקרה זה אינו יכול להיות בעל נטייה אישית.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים ב-חיישנים

תחום ניטור המהירות מתפתח במהירות, וטכנולוגיות חדשות הופכות למיקום ולכיוון פחות הסתברות שגיאה בעת פתיחת אפשרויות חדשות.

(FLT:0)MEMS Accelerometers with משולב היישור:FLT 1:1 MEMS (מערכות מיקרו-אלקטרוניקה-mechanical) accelerometers כוללים לעתים קרובות תכונות מוכחות עצמי פיצוי טמפרטורה, וכמה חבילות יש סטיות כי מבטיח אוריינטציה בתוך 0.5 מעלות.
(FLT:0) רשתות חיישן ללא תשלום עם הסתמכות עצמית:FLT 1 Advances in Wireless חיישן רשתות (WSN) מאפשרות לאדים להעריך את עמדתם היחסית ואת הכיוון שלהם באמצעות זמן טיסה או קיבלה כוח אות (RSS) triangulation.זה יכול לפצות חלקית על שגיאות מיקום על ידי מתן ידע פוסטרי של כל מיקום של חיישן.
(FLT:0) מהירות דיוק חישה ללא מגע:03FLT 1:1 לייזר Doppler vibrometry (LDV) ודמיון תמונה דיגיטלית (DIC) מבטל את הצורך מיקום חיישן פיזי על האובייקט, עם זאת, אוריינטציה משלהם (כיוון אלסמר להיותam או זווית מצלמה) עדיין צריך להיות תואמים בקפידה עם רכיב המהירות של העניין.
(FLT:0) למידה של מחשב עבור מיקום מונע נתונים: ibph:1 , רשתות נילי מאומנים לחזות מיקומים אופטימליים חיישן מבוסס על מספר מוגבל של מדידות, תוך התעלמות מהצורך במודלים במערכת מלאה.

מסקנה

הדיוק של מדידות מהירות אינו רק פונקציה של איכות חיישן או עיבוד אותות - זה מושפע עמוקות על ידי הבחירות המכוונות שנעשו במהלך פריסה. חיישנים מיקום קובע כי דינמיקה פיזית נלכדת, בעוד אוריינטציה מבטיחה כי המרכיב שנתפס תואם את הניתוח המיועד. Ignoring או גורם סיכונים הציג שגיאות כי אין כמות של עיבוד לאחר יכול לתקן באופן מלא. על ידי אימוץ אסטרטגיות מיקום שיטתיות, קיפולציה קפדנית, ואת מיטב המהנדסים כאן, והופכים להיות יעיל יותר שיטות מדידה, כמו גם שיטות מדידה, כמו יעיל יותר של נתונים.

לקריאה נוספת על אופטימיזציה של חיישן, ראה FLT:0 זה סקירה מקיפה של שיטות מיקום חיישן בתחום הבריאות מבני ניטור FLT:1 [עבור מדריך מפורט על סוללת קדמית, מתייחס ל-FLT:2Analog מכשירים של חיישן מעקב אחר בריאות מבנית FLT 3: עבור יותר על חיישני MEMS במדידת רטט, LT:4Endevco מציעה ראשוני שימושי:2Analog התקנים של 5LT5:5: