Software di Misura Multi-Purpose per Analisi di Fenomeni Acustici e Vibrazionali
Architettura
Lo strumento NVA è generalmente composto da un personal computer dotato di una o più scheda di acquisizione dati, una interfaccia di condizionamento e/o di alimentazione dei trasduttori di misura e infine una serie di librerie di software applicativo dedicate al tipo di misura da effettuare.
Il tipo di personal computer può essere indifferentemente da scrivania, notebook o trasportabile e, in funzione di particolari esigenze, è possibile utilizzare architetture di tipo PXI.
L’uso del software di sviluppo LabVIEW permette di coniugare la versatilità di un ambiente “Industry Standard” nella misura, alla potenza di un sistema dotato delle più avanzate tecniche di elaborazione numerica del segnale.
In particolare, il tipo di scheda di misura può essere scelta in funzione dell’esigenza dell’utente finale e può partire da dispositivi progettati esclusivamente per l’analisi di segnali di tipo acustico (Famiglia DSA) fino ad arrivare a schede di tipo general purpose multicanale (fino a un massimo di 64 per ogni scheda utilizzata). È comunque importante, all’atto della scelta del dispositivo di acquisizione, progettare nei dettagli l’intero sistema di misura in modo da poterne prevedere le prestazioni complessive.
Caratteristiche di Misura
La vasta serie di librerie software di cui dispone l’utente, perfettamente accoppiata alle potenzialità delle schede di acquisizione utilizzate, ha permesso di sviluppare una serie di software applicativi le cui caratteristiche salienti sono di seguito riportate.
Analisi Acustica d'Ordine
Ogni misura effettuata con questa serie di librerie è riferita a un ordine di rotazione rilevato dal sistema di acquisizione e tipicamente rappresentato in giri/min (Rpm).
- Misura Pressione Sonora e/o Vibrazioni/Forze e rappresentazione con Sonogramma;
- Misura Pressione Sonora e/o Vibrazioni/Forze e rappresentazione con Diagrammi di Campbell;
- Misura Pressione Sonora e/o Vibrazioni/Forze e rappresentazione con Cascata tipo Waterfall 3D;
- Misura Pressione Sonora e/o Vibrazioni/Forze e Analisi tipo Order Tracking (Modulo e Fase);
- Misura Pressione Sonora e/o Vibrazioni/Forze e Analisi FFT e 1/3 d’Ottava;
- Misura Pressione Sonora e Analisi degli Indici di Articolazione;
- Misura di Vibrazione/Forze e Analisi di Medie Sincrone;
- Misura di Vibrazione/Forze e Analisi di Frequenze Critiche di Cuscinetti a Sfere.
Come sopra, anche in questo caso ogni libreria prevede la definizione dei parametri di acquisizione, misura e reporting.
Analisi Acustica Ambientale
Analisi delle Funzioni di Trasferimento
Il sistema di misura è in grado di acquisire e analizzare le seguenti grandezze:
- Livelli Globali di Pressione Acustica (Istantaneo ed Equivalente);
- Spettro di Pressione Acustica in Banda Fine;
- Spettro di Pressione Acustica in Banda 1/3 d’Ottava;
- Livelli Globali di Vibrazione (Istantaneo ed Equivalente) – Acc / Vel / Spost;
- Spettro di Vibrazione in Banda Fine – Acc / Vel / Spost;
- Spettro di Vibrazione in Banda 1/3 d’Ottava – Acc / Vel / Spost;
- Determinazione dei Tempi di Riverbero;
- Parametri Psicoacustici (Phnes, Sones, Indice di Articolazione, Loudness (Zwicker), Sharpness, ecc);
- Potenza Acustica (Livelli – Spettro).
Per ogni libreria, in funzione delle caratteristiche peculiari, sono disponibili le seguenti features:
- Costanti di Tempo (Slow, Fast, Impulse, Programmable User);
- Ponderazioni (A, B, C, D e impostabile dall’utente);
- Tarature (Introduzione manuale della sensibilità del trasduttore o automatica tramite calibratore);
- Gestione delle Unità di Misura;
- Possibilità di Registrazione del Segnale su hard-disk con post-elaborazione;
- Backup e Restore dei dati e dei setup utilizzati con possibilità di export in formato tabellare;
- Redazione di Report di misura con relative uscite grafiche verso stampante.
Il sistema di misura è in grado di acquisire ed analizzare le seguenti grandezze:
- Misura ed Analisi Accelerazione/Forza (Inertanza)
- Determinazione delle Frequenza Proprie di un Sistema
- Calcolo degli Smorzamenti
- Calcolo dei Coefficienti di Assorbimento
- Misure di Deformazione Elastica (Analisi e rappresentazione dinamica 2D/3 di un componente per ogni singola frequenza per sistemi ad 1/2 dimensioni)
Monitoraggio, LifeTest e Controllo Qualità in Linea di Produzione
Il sistema di misura è in grado di effettuare il monitoraggio delle variabili acustiche e di vibrazione in tempo reale e in modalità automatica. In particolare è possibile programmare, mediante l’uso di semplici interfacce grafiche, i tipi di misure e le sequenze, la scelta degli ingressi e i limiti di tolleranza consentiti. In particolare le caratteristiche essenziali sono:
- Funzioni di configurazione del sistema di misura; per ogni canale in ingresso o gruppi di canali vengono definiti i parametri di acquisizione (banda, guadagno, ecc…) e particolari ranges di valori nei quali devono trovarsi i segnali acquisiti (funzioni di allarme);
- Funzioni di composizione delle procedure di monitoraggio (editing) utilizzando files di setup generati con le funzioni di configurazione;
- Funzioni di esecuzione delle procedure di monitoraggio/controllo con differenti modalità di gestione degli allarmi (automatica o manuale);
- Funzioni di visualizzazione e analisi delle misure effettuare con gestione di archivi storici per confronto e generazione report.
Le possibilità di misura del sistema di monitoraggio sono le seguenti:
- Misure di vibrazioni (analisi spettrale e livello) con definizione della banda di acquisizione e visualizzazione con differenti unità di misura a scelta dell’operatore;
- Misure di rumore (analisi spettrale e livelli) con definizione della banda di acquisizione e visualizzazione con differenti unità di misura a scelta dell’operatore;
- Possibilità di equalizzazione e pesatura indipendente per ogni canale; analisi per confronto rispetto a condizioni “standard” rilevate dal campo (sistema esperto) o preimpostate dall’operatore;
- Definizione di un sistema di riconoscimento “allarmi” in base alla distrubuzione spettrale e tempo/frequenza delle vibrazioni e/o pressione sonora con analisi in frequenza e determinazione di soglie limite in bande con limiti di tolleranza percentuale definiti singolarmente dall’utente;
- Display run-time delle condizioni di allerta con indicazione alfanumerica delle possibili cause di allarme;
- Gestione dei setup (configurazione acquisizione e limiti) relativi a ogni singola procedura di monitoraggio.
Caratteristiche Tecniche
Di seguito sono riportate alcune caratteritche tecniche dei riguardanti le prestazioni dei sistemi basati su architettura National Instruments:
- Risoluzione FFT Programmabile fino a 2^32 punti sia in base 2 con calcolo FFT, che con algoritmo DFT;
- Real-Time FFT fino a 8 canali in funzione della frequenza max di campionamento e in funzione del tipo di processore utilizzato;
- Decimazione Frequenza di Campionamento programmabile in modo continuo e possibilità di Decimazione / Oversampling;
- Visualizzazione Ottave – 1/1 – 1/3 – 1/6 – 1/9 – 1/12 – 1/24;
- Schede di Acquisizione 12, 16 fino a 24 bit;
- Gamma Dinamica dipendente dal tipo di scheda utilizzata (con 24 bit > 130 dB);
- Precisione di Calcolo Floating point double precision (dinamica > 300 dB);
- Software Linguaggio di programmazione grafico concorrente multithread;
- Espandibilità Sw Multipiattaforma;
- Finestre Temporali Hanning, Hamming, Blackman, Exact Blackman, Blackman-Harris, Flat Top, Kaiser-Bessel, General Cosine, CosineTappered, Force, Exponential;
- Analisi Distorsione Misure di Livello e Frequenza, Componenti AC e DC, THD, THD + Noise;
- Generatore di Segnali Seno, Quadra, Dente di Sega, Triangolare, Rampa, Rumore Bianco, Rumore Rosa, Rumore Bianco Pseudorandom, Arbitrario con files di tipo .WAV;
- Compensazione Microfonica Indipendente per ogni canale;
- File di Configurazione Memorizzabili con descrizione dei setup;
- Ponderazione Acustica A, B, C, D, User;
- Import / Export Files Binari e ASCII;
- Files Dati Numerici, Visualizzazione della time-history dei files memorizzati;
- Pre e Post Trigger definibile dall’utente;
- Modo Acquisizione Acquisizione Mono o Multicanale definibile dall’utente
- Visualizzazione Tempo, Frequenza, Ottave, Spettrogramma, Waterfall 3D, Dati Numerici;
- Stampa Report Misura con Note di Setup Configurabile dall’Utente;
- Clipboard Supporto completo con controlli di tipo Active-X;
- Funzioni di Trasferimento Reale, Complessa, Crosspettro, Coerenza;
- Analisi in Banda Stretta, Analisi FFT e DFT.