Wireless Force Sensors: Isang Praktikal na Gabay sa Cable-Free Force Measurement

Ang isang cable ay ang hindi gaanong kawili-wiling bahagi ng isang pagsukat ng puwersa, hanggang sa ito ay hindi. Nakakakuha ito ng ingay mula sa isang drive cabinet dalawang bay ang layo, napapagod ito sa connector pagkatapos ng ilang libong cycle, nakakabit ito sa gumagalaw na kabit, at ginagawa nitong dalawang araw ng pag-instrumento ang apatnapung-channel bridge test. Iyan ang matapat na dahilan kung bakit ang mga wireless force sensor ay lumipat mula sa bago tungo sa karaniwang tool sa pagsubok sa istruktura, industriyal at pananaliksik.

Ang sumusunod ay isang praktikal na pagtingin sa kung paano aktwal na gumagana ang pagsukat ng puwersa na walang cable, kung saan ito ay tunay na nahihigitan ng isang wired chain, kung saan ito ay tahimik na hindi, at kung aling mga detalye ang nagpapasya kung ang isang numero sa isang screen ay karapat-dapat na pagkatiwalaan. Isinulat ito mula sa pananaw ng isang team na bumubuo ng puwersa, panginginig ng boses at dynamic na pagsubok ng hardware para mabuhay, kaya nananatili ang diin sa kung ano ang makakaligtas sa pakikipag-ugnay sa isang tunay na pagsubok.

Ano Talaga ang Wireless Force Sensor

Sa mahigpit na pagsasalita, ang wireless force sensor ay isang force transducer na ang output ay umaabot sa data acquisition system sa pamamagitan ng isang radio link sa halip na isang cable. Sa pagsasagawa ang parirala ay sumasaklaw sa ilang iba't ibang mga arkitektura, at ang mga pagkakaiba ay mahalaga kapag ikaw ay tumutukoy sa isang pagsubok.

Apat na kaayusan ang madalas na makikita sa mga totoong proyekto:

• Isang pinagsamang wireless force transducer. Isang strain-gauge load cell o piezoelectric na elemento, ang signal conditioning nito, isang analog-to-digital converter, isang radyo at isang baterya ay nagbabahagi ng isang selyadong pabahay. Pinakamadaling i-deploy, pinakamahirap ayusin, at kadalasan ang pinakamahal sa bawat channel.
• Isang conventional force sensor na may naka-attach na wireless transmitter node. Karaniwan sa mga laboratoryo na nagmamay-ari na ng mga naka-calibrate na transduser at gustong patuloy na gamitin ang mga ito sa halip na bumili ng bago.
• Isang multi-channel na wireless acquisition node na may mga input ng boltahe, IEPE o charge. Maaaring tumanggap ang isang node ng force sensor, accelerometer o mikropono, na ginagawang praktikal ang pinaghalong puwersa-at-vibration na pagsubok sa isang istraktura.
• Semi-passive at passive na disenyo. Mga sensor na pinapagana ng RF, piezoresistive array at naka-print na flexible na elemento. Karamihan sa yugto ng pananaliksik ngayon, ngunit tumuturo sila sa isang hinaharap kung saan nawawala ang pagpapanatili ng baterya.

Ang prinsipyo ng sensing sa likod ng transducer ay isang hiwalay na tanong na napagpasyahan nang matagal bago gawin ng radyo. Ang mga strain-gauge load cell ay kumikilos nang maayos sa ilalim ng static at quasi-static na load dahil kailangan nila ng bridge excitation at humawak ng steady reading. Ang mga sensor ng puwersa ng piezoelectric ay mahusay para sa mga dynamic na kaganapan tulad ng mga epekto at modal excitation, dahil bumubuo ang mga ito ng singil sa proporsyon sa inilapat na puwersa at hindi maaaring magkaroon ng static na halaga nang walang katapusan. Ang mga elemento ng piezoresistive MEMS ay nasa pagitan ng dalawa, na nag-aalok ng maliit na sukat at makatwirang bandwidth sa mas mababang mga saklaw ng puwersa.

Kaya ang unang kapaki-pakinabang na tanong ay hindi kailanman "aling wireless sensor ang dapat kong bilhin". Ito ay "nagsusukat ba ako ng static na puwersa, dynamic na puwersa, o pareho". Lahat ng iba ay sumusunod mula sa sagot na iyon.

Ang Force Measurement Chain, Link sa pamamagitan ng Link

Ang pagputol ng cable ay hindi nag-aalis ng alinman sa mga electronics na dating nakaupo sa likod nito. Ito ay gumagalaw lamang sa kanila. Ang pag-unawa kung saan sila napunta ay ang pinakamabilis na paraan upang hatulan kung ang isang produkto ay magtatagal sa iyong aplikasyon.

Ang sensing element

Para sa dynamic na trabaho, isang piezoelectric force sensor ang nananatiling reference. Ang modal force hammer ay mahalagang piezoelectric force sensor na may kilalang masa at tumigas na dulo, kaya naman halos palaging pinag-uusapan nang magkasama ang pagsubok sa martilyo at pagsukat ng piezoelectric. Para sa static at slow-varying load, ang bonded foil strain gauge sa isang full bridge ay pa rin ang workhorse, basta ang temperatura ay kontrolado at malinis ang bridge excitation. Anuman ang elemento, ang pagkakalibrate nito ay ang bahaging nagbibigay ng kahulugan sa numero, at hindi binabago ng wireless system ang pangangailangang iyon.

Pagkondisyon at pag-digitize

Ang signal na umaalis sa elemento ay maliit, mataas ang impedance at maingay. Ang mga charge amplifier, bridge completion circuit, anti-alias filter at analog-to-digital converter ay kailangang ilagay sa isang lugar sa chain. Ang mga modernong system ay karaniwang gumagamit ng 24-bit na conversion, ngunit ang bit count ay isang mahinang proxy para sa kalidad. Ang tumutukoy sa magagamit na resolution ay ang ingay na sahig ng buong front end, na ipinahayag sa microvolts o sa mga fraction ng isang gram-force, kasama ang katatagan ng reference. Ang isang tahimik na 24-bit na channel ay nakakatalo sa isang maingay na 32-bit sa bawat oras.

Mahalaga rin ang uri ng input. Ang isang node na tumatanggap ng mga input ng boltahe, IEPE at charge sa parehong chassis ay nagbibigay-daan sa iyong magdala ng force sensor at ilang accelerometer sa isang naka-synchronize na record, na kung ano mismo ang kailangan ng isang modal test o isang operational deflection shape study.

Ang link sa radyo at ang badyet ng kuryente

Ang pagpili sa radyo ay isang kalakalan sa pagitan ng throughput, saklaw, bilang ng channel at kapangyarihan. Ang tuluy-tuloy na pag-stream ng walo o labing-anim na channel sa mataas na sample rate ay mabilis na nakakaubos ng baterya, kaya ang mahusay na disenyong mga node ay buffer nang lokal at nag-a-upload sa mahusay na mga pagsabog kapag pinapayagan ito ng pagsubok. Sa mga pang-industriyang kapaligiran, ang makinarya ng metal at reinforced concrete ay sumasalamin at sumisipsip ng enerhiya ng radyo, kaya ang margin ng link sa isang tunay na gusali ay palaging mas malala kaysa sa numero sa isang datasheet.

Ang receiver at ang software

Ito ay kung saan ang isang wireless chain ay maaaring maging isang instrumento o mananatiling isang gadget. Ang isang receiver na nagti-timestamp ng mga packet, ini-align ang orasan nito sa mga sensor node at naghahatid ng tuluy-tuloy na stream ng data sa parehong software ng pagsusuri na ginagamit mo para sa mga wired na channel ay ang pagkakaiba sa pagitan ng isang one-off na demonstration at isang repeatable test program. Kung mapunta ang mga wireless na channel sa ibang file na may ibang time base mula sa mga wired, may isang taong magpapalipas ng hapon sa pagtahi ng mga tala kasama ng mga spreadsheet.

Mga Force Sensor at Pressure Transducers I-explore ang mga opsyon ng force sensor at pressure transducer na may gabay sa pagsasaayos na sumasaklaw sa na-rate na kapasidad, katumpakan, pagsasama, at pagtanggap para sa mga proyekto sa pagsukat. Tingnan ang Produkto →

Wired o Wireless? Isang Magkatabi na Paghahambing

Wala sa alinmang pagpipilian ang mas mahusay sa pangkalahatan. Ang desisyon ay karaniwang bumababa sa geometry ng pagsubok, ang bilang ng mga channel, at kung gaano katagal ang oras mo sa site. Ang talahanayan sa ibaba ay naglalahad ng mga salik na kadalasang nag-aayos ng argumento.

Isang praktikal na pattern ang patuloy na lumalabas: ang mga instrumento ng koponan sa wireless, pagkatapos ay i-verify gamit ang isang maikling wired reference na pagsukat sa parehong istraktura. Kung magkasundo ang dalawa, madaling ipagtanggol ang wireless record sa ibang pagkakataon.

Kung saan Nakukuha ng Cable-Free Force Measurement ang Keep

Modal at structural dynamic na pagsubok

Ang pagsusuri sa modal ay isang negosyo sa pagsukat ng roving. Pinasisigla mo ang isang istraktura sa isang punto at inililipat mo ang mga accelerometer sa dose-dosenang mga lokasyon ng pagtugon, o inililipat mo ang isang instrumentong martilyo mula sa isang punto hanggang sa punto habang nanonood ang mga nakapirming sensor. Ang mga cable ay nakikipaglaban sa parehong mga daloy ng trabaho. Hinahayaan ng mga wireless na channel ang mga sensor na manatili sa kinaroroonan nila habang gumagalaw ang excitement, at inaalis nila ang panganib na madapa na kasama ng tatlumpung cable na tumatawid sa isang test floor.

Pagsubok sa mga tulay, sahig at sibil na pagkarga

Ang proof load testing ng isang tulay o isang floor slab ay kadalasang nangangailangan ng mga load cell na nakaupo sa ilalim ng mga jacks na nakakalat ng sampu-sampung metro ang pagitan, sabay na binabasa habang ang istraktura ay unti-unting na-load. Ang mga wired installation ay nangangahulugan ng mahabang cable na tumatakbo sa pampublikong imprastraktura, at sa ilang mga kaso ay hindi pinapayagan sa loob ng time window na magagamit. Ang mga ibinahagi na wireless node ay malulutas ang problema sa logistik, sa kondisyon na ang pag-synchronize sa mga node ay sapat na solid upang maihambing ang mga static na pagbabasa nang makabuluhan.

Umiikot na makinarya at kagamitan sa makina

Ang anumang pagsukat sa isang umiikot na baras sa kalaunan ay tumatakbo sa tanong na slip-ring. Ang cutting force sa isang tool holder, torque sa isang drive shaft at puwersa sa isang umiikot na talim ay ang lahat ng mga kaso kung saan ang isang cable ay hindi maaaring sundin ang paggalaw, at kung saan ang isang compact na pinapagana ng baterya na node sa umiikot na frame ay ang tanging praktikal na sagot. Ang kalakalan ay pinamamahalaan mo na ngayon ang mass balance pati na rin ang kalidad ng data, dahil binabago ng isang mabigat na node ang dynamics na sinusubukan mong sukatin.

Biomedical at sukat ng tao

Ang mga force plate, prosthetic load measurement at gait analysis ay may parehong hadlang: hindi dapat maimpluwensyahan ng cable ang paksa. Ang cable-free force at acceleration sensing ay nag-aalis ng artefact na iyon at nag-aalis ng isang tunay na panganib sa kaligtasan sa parehong oras. Ang mga kinakailangan sa katumpakan dito ay madalas na katamtaman sa ganap na mga termino ngunit hinihingi sa pag-uulit, na naglalagay ng diin sa zeroing at drift sa halip na sa bandwidth.

Pangmatagalang pagsubaybay at edge computing

Ang huling aplikasyon ay ang pinakatahimik at pinakamabilis na paglaki. Ang isang node na pinapagana ng baterya ay naka-bold sa isang makina, isang bearing housing o isang miyembro ng istruktura ay maaaring magtala ng puwersa at panginginig ng boses sa isang iskedyul, lokal na magkalkula ng mga pangunahing tagapagpahiwatig, at magpadala lamang ng mga buod o alarma. Ang bandwidth ay humihinto sa pagiging bottleneck dahil ang raw data ay hindi kailanman umaalis sa node. Ito ay kung saan ang mga kolektor ng edge computing ay higit na pinalitan ang ideya ng pag-stream ng lahat sa isang central rack.

Qualitative fit assessment batay sa karaniwang field practice, hindi sa sinusukat na data ng paghahambing.

Edge Computing Collector para sa Vibration at Noise Testing Suriin ang kolektor ng edge computing para sa pang-industriyang vibration at pagkuha ng ingay; Ang mga kaugnay na instrumento sa network ng Gigabit ay angkop sa iba't ibang antas ng frame, drive arrangement, o automation. Tingnan ang Produkto →

Mga Detalye na Nagpapasya ng Pagbili

Ang mga datasheet ay hindi isinulat upang tulungan kang maghambing. Ito ang mga parameter na iminumungkahi naming i-pin down mo bago magbigay ng quotation, sa humigit-kumulang sa pagkakasunud-sunod na magdulot ng mga problema sa ibang pagkakataon.

• Bandwidth at sample rate. Magpasya sa pinakamataas na dalas na talagang kailangan mo, pagkatapos ay payagan ang headroom para sa anti-alias na pag-filter. Ang isang 1 kHz impact event at isang 5 Hz bridge sway ay nangangailangan ng ibang hardware.
• Uri ng input bawat channel. Boltahe, IEPE o singil. Ang isang node na sumasaklaw sa lahat ng tatlo sa parehong chassis ay higit na kapaki-pakinabang kaysa sa isa na sumasaklaw lamang sa IEPE.
• Ingay sa sahig at resolution sa mga yunit ng engineering. Hilingin ang ingay sa sahig sa millivolt o sa mga fraction ng na-rate na puwersa, hindi lamang ang lalim ng converter bit.
• Paraan ng pag-synchronize. Hardware trigger, time stamping na may disiplina sa orasan, o pareho. Itanong kung ano ang garantisadong sample alignment sa mga node.
• Bilang ng channel bawat node at bawat system. Ang mas kaunting mga node ay nangangahulugan ng mas simpleng pag-synchronize at mas kaunting mga baterya, na karaniwang nangangahulugan ng isang mas mahusay na pagsubok.
• Tagal ng baterya sa iyong duty cycle. Ang tuluy-tuloy na streaming at pag-record na na-trigger ng kaganapan ay magkaibang produkto. Kunin ang figure para sa iyong mode ng pagpapatakbo.
• On-board buffering at muling pagpapadala. Normal ang pag-dropout sa radyo. Kung pinupunan ng node ang puwang ay hindi.
• Rating ng kapaligiran at kaligtasan. Proteksyon sa ingress, hanay ng temperatura, at intrinsic na sertipikasyon sa kaligtasan kung ang pagsukat ay nasa isang mapanganib na lugar.
• Daan ng pagkakalibrate. Paano na-calibrate ang sensor, kung paano nakadokumento ang traceability, at kung maaari mong i-verify ang chain sa site gamit ang isang portable calibrator.

Pag-synchronize: Ang Tahimik na Hamon

Ang dalawang wireless node ay hindi kailanman magsasalo ng perpektong orasan. Ang bawat isa ay tumatakbo sa sarili nitong oscillator, at kahit isang mahusay na kumikilos na kristal ay naaanod ng ilang bahagi bawat milyon. Mahigit sa sampung segundong rekord na hindi nakikita. Sa loob ng dalawang oras na static load test o isang mahabang operational monitoring session, ito ay nagiging isang sistematikong error sa oras sa pagitan ng mga channel na hindi mahulaan ng anumang dami ng post-processing.

May tatlong maisasagawang sagot. Ang una ay isang nakabahaging hardware na trigger, na nakahanay lamang sa simula ng instant at nag-iiwan ng drift na hindi naitama. Ang pangalawa ay ang panaka-nakang pag-synchronize sa radio link, na nagpapanatili ng mga node na malapit nang sapat para sa tipikal na dynamic na pagsusuri. Ang pangatlo ay isang wastong time distribution protocol na may timestamped packet sa receiver, na nagpapahintulot sa drift na masukat at maitama sa software. Ang mga system na gumagawa ng pangatlo nang maayos ay ang mga nagbibigay-daan sa iyong paghambingin ang isang force channel sa node A sa isang acceleration channel sa node G nang hindi nakikipagtalo tungkol sa phase.

Dalawang magkakaugnay na detalye ang nararapat na pantay na atensyon. Tinutukoy ng offset at drift na gawi kung ang isang static na force reading ay makabuluhan sa lahat, kaya naman mahalaga ang zeroing procedures gaya ng resolution. At tinutukoy ng packet buffering kung ang isang maikling radio dropout ay gumagawa ng isang puwang o isang naayos na tala. Ang isang chain na humahawak sa parehong maganda ay nagkakahalaga ng higit sa isa na may bahagyang mas mataas na rate ng sample ng headline.

Paano Namin Lalapit ang Cable-Free Force at Vibration Testing

Ang aming trabaho sa Yangzhou Zhenzhong Testing Technology ay nasa junction kung saan talagang nasasagot ang mga tanong na ito. Bumubuo kami ng ZT series force at vibration sensors, dynamic signal analyzer, excitation equipment at calibration instruments, at isinasama namin ang mga ito sa kumpletong testing system para sa civil engineering, aerospace, energy, rail at road transport, marine, machine tool at mga application ng pananaliksik.

Ang praktikal na bentahe ng posisyong iyon ay ang wireless na tanong ay tumitigil sa pagiging isang hardware na tanong at nagiging isang chain question. Ang isang force sensor, ang conditioning nito, ang node na nagdi-digitize nito, ang network na nagdadala nito at ang software na nagsusuri nito ay bahagi lahat ng isang path ng pagsukat, at ang error na badyet ay kailangang pamahalaan sa buong path sa halip na sa anumang solong punto. Iyon ang dahilan kung bakit pinapanatili naming malapit ang sensor, pagkuha at pagsusuri sa bahagi ng portfolio sa halip na ituring ang mga ito bilang hindi nauugnay na mga item ng catalog.

Para sa mga team na bumubuo ng isang distributed measurement, ang karaniwang panimulang punto ay isang force transducer at isang multi-channel acquisition node, o isang portable dynamic signal analyzer para sa mas maliliit na campaign. Kapag ang pagsubok ay nagsasangkot ng structural excitation, isang instrumented modal force hammer na may kilalang sensitivity ang nagbibigay ng reference force, at ang parehong record ay ginagamit para sa modal analysis software. Kapag ang pagsukat ay inaasahang tatakbo sa loob ng mga buwan sa halip na mga oras, ang arkitektura ay lumilipat patungo sa pagpoproseso ng gilid upang ang makabuluhang data lamang ang naglalakbay.

Kung nais mong makita kung paano pinagsama ang mga piraso sa pagsasanay, ang vibration at dynamic na mga sistema ng pagsubok ang pangkalahatang-ideya ay lumalakad sa view ng antas ng system, at ito paghahambing ng mga dynamic na signal analyzer ipinapaliwanag kung bakit mahalaga ang acquisition front end gaya ng sensor mismo.

FH Series Modal Force Hammers Suriin ang FH series na modal force hammers na may mga mapagpapalit na buffer head at counterweight para sa impact testing, resonance testing, at modal analysis ng damped structures. Tingnan ang Produkto →

Isang Field Checklist para sa Mga Mapagkakatiwalaang Numero

Karamihan sa mga nakakadismaya na pagsukat ng wireless ay bumabalik sa pamamaraan kaysa sa hardware. Ang pagkakasunud-sunod na ito ay nakakakuha ng karamihan sa kanila.

1. Tukuyin ang hanay ng dalas ng interes bago ang anumang bagay, at kumpirmahin na sinusuportahan ito ng sample rate at mga setting ng filter.
2. Siyasatin at i-mount nang maayos ang sensor. Sinusukat ng force sensor na hindi nakalagay nang patag sa mounting surface nito ang mounting, hindi ang structure.
3. I-zero o tare ang channel sa aktwal na configuration ng pagsubok, na nakalagay ang kabit at ang istraktura sa normal nitong kondisyon.
4. Suriin ang offset makalipas ang isang oras. Kung ito ay gumagalaw nang malaki, ang temperatura at drift ay bahagi ng iyong pagsukat sa gusto mo man o hindi.
5. I-verify ang pag-synchronize gamit ang isang sinadyang pag-tap sa istraktura na dapat makita ng lahat ng channel, pagkatapos ay siyasatin ang mga oras ng pagdating.
6. Magpatakbo ng maikling wired reference channel kung mayroon man. Ang kasunduan ay ang pinakamurang kumpiyansa na bibilhin mo.
7. Mag-record ng metadata: mga serial number ng sensor, sensitivities, pagkakakilanlan ng node, sample rate, mga setting ng filter at mga kondisyon sa kapaligiran.
8. Mag-save ng baseline record ng istraktura sa normal nitong estado, kaya ang isang pagsukat sa hinaharap ay may pagkukumpara.

Mga Tanong na Pinakarinig Namin

Paano ko i-zero ang isang wireless force sensor?

Tinatanggal ng Zeroing ang static na offset na naroroon ng transducer at ng electronics nito sa simula ng isang pagsubok. Gawin ito gamit ang sensor na naka-install at na-load nang eksakto kung paano ito magiging sa panahon ng pagsukat, payagan ang electronics na maabot muna ang thermal equilibrium, at itala ang offset na halaga upang mapatunayan mo sa ibang pagkakataon kung ano ang ibinawas. Pagkatapos ay i-verify pagkatapos ng isang panahon ng pagtakbo na ang zero ay hindi gumala. Sa isang tunay na dynamic na pagsukat ang zero ay mahalaga; sa isang static o quasi-static na isa ito ay mas mahalaga kaysa sa halos anumang iba pang setting.

Maaari ba talagang palitan ng isang wireless chain ang isang wired para sa modal testing?

Para sa martilyo na paggulo at katamtamang mga bilang ng channel, oo, sa kondisyon na ang sample na pagkakahanay sa pagitan ng mga node ay dokumentado at tinatrato ng software ang mga wireless na channel bilang mga first-class na channel. Para sa mataas na bilang ng channel sa isang kinokontrol na laboratoryo, ang wired rack ay karaniwang mas simple pa rin, mas mabilis na i-configure at mas madaling ipagtanggol sa isang ulat.

Anong buhay ng baterya ang dapat kong asahan?

Walang unibersal na sagot, dahil halos nakadepende ang bilang sa duty cycle at sample rate. Ang isang node na gumising ng sampung segundo bawat oras ay maaaring tumakbo nang maraming buwan, habang ang parehong node na patuloy na nag-stream sa mataas na sample rate ay maaaring tumagal ng isang araw ng trabaho. Palaging hilingin ang figure sa iyong operating mode, hindi ang pinakamahusay na kaso sa datasheet.

Ang pagsukat ng puwersa ng wireless ay lumago hanggang sa punto kung saan ang kawili-wiling engineering ay lumayo sa radyo at bumalik sa mismong pagsukat. Kailangang mapili pa rin ang transducer para sa tamang hanay ng puwersa at tamang dynamics, kailangan pa ring tahimik ang front end, kailangan pa ring sumang-ayon ang mga orasan, at kailangan pa ring ma-trace ang pagkakalibrate. Kapag ang mga pangunahing kaalaman ay pinangangasiwaan nang maayos, ang pagputol ng cable ay nagbabago kung gaano kabilis mo magagawa ang isang istraktura at kung saan mo masusukat, nang hindi binabago ang ibig sabihin ng data.

Kung nagpaplano ka ng distributed force o pagsukat ng vibration at gusto mo ng pangalawang opinyon sa arkitektura bago i-order ang hardware, masaya ang aming team na pag-usapan ito. Maaari mo kaming tawagan sa sales@china-zztest.com o sa 86-0514-85764839, at sasabihin namin sa iyo nang tapat kapag cable pa rin ang mas magandang sagot.