При работе с различным оборудованием и механизмами постоянно возникает необходимость регистрации и анализа множества сигналов, в том числе полученных с разнообразных датчиков. Области науки и техники, в которых применяется цифровая обработка сигналов, не поддаются перечислению. Например, в лаборатории существует ряд задач, для решения которых нужен многоканальный анализатор сигналов, а при эксплуатации различных механизмов и транспортных средств необходим мобильный переносной прибор с широкими функциональными возможностями.
В АО «Висом» был разработан мобильный универсальный комплекс ВС-311, позволяющий решать множество задач, связанных с диагностикой и исследованием технического состояния механизмов и агрегатов, в том числе задачи записи и анализа любых вибрационных, акустических и тензометрических сигналов. В состав комплекса входит портативный регистратор-анализатор и комплект датчиков для решения широкого круга задач.
За счет мобильности (вес 2.2 кг, работа от АКБ до 8 часов) и защищенного исполнения (металлический корпус, степень защиты IP65) комплекс ВС-311 может применяться как в лабораторных условиях, так и на борту транспортных средств от автомобилей до самолетов и вертолетов при температуре окружающего воздуха от -30 до +60 °С. Все используемые датчики питаются непосредственно от прибора ВС-311, который для увеличения времени полевой работы может быть запитан от бортовой сети постоянного тока (11 ÷ 48 В).
Комплекс ВС-311 оснащен 8 независимыми входными каналами с настраиваемыми параметрами работы (режим, чувствительность и т.д.) и одним тахометрическим каналом, что позволяет или охватить до 8 точек измерения, или одновременно использовать различные типы датчиков для проведения сложного анализа.
Прибор ВС-311 имеет один выходной канал, который может работать как генератор с настраиваемыми параметрами (синусоидальный сигнал, ШСВ, данные из записанного файла) или повторитель сигнала с любого входа.
Универсальный мобильный комплекс ВС-311 имеет несколько независимых направлений применения.
ВС-311 может быть использован как восьмиканальный измеритель физических величин, поступающих с датчиков. При этом он позволяет измерять СКЗ сигнала, частоту, коэффициент нелинейных искажений, накладывать цифровые фильтры на исследуемые сигналы, выявлять оборотную составляющую вибросигнала и составляющие на частотах, порожденных оборотной.
Комплекс ВС-311 может быть использован как автономный регистратор сигналов. Запись на внутренний носитель может вестись по всем 9 каналам. Максимальное время непрерывной записи может достигать 450 часов и определяется количеством записываемых каналов, частотой дискретизации и объемом используемой microSD-карты. Управление процессом записи может осуществляться с помощью выносного пульта управления. Записанные сигналы можно скопировать на ПК для дальнейшего подробного анализа в специальном приложении или в распространенных математических пакетах.
Также ВС-311 оснащен 5.7“ цветным ЖК дисплеем, что позволяет оценить форму сигнала в режиме осциллографа, провести спектральный и долеоктавный анализ. Например, в области вибродиагностики с помощью комплекса ВС-311 можно выявлять дефекты подшипников (и их составляющих), дисбаланс и несоосность валов, ослабление креплений и опор, дефекты зубчатых передач и т.д.
ВС-311 позволяет проводить динамическую балансировку вращающихся узлов механизмов в собственных опорах, используя до 8 точек измерения и до 2 плоскостей коррекции. С помощью мобильного комплекса ВС-311 можно балансировать не только валы, вентиляторы, турбины и системы вращения антенн, но и пропеллеры самолетов, несущие и рулевые винты вертолетов (как одновинтовых, так и построенных по соосной схеме).
На базе ВС-311 разработана система анализа и динамической балансировки ВС-311В. Система включает в себя прибор ВС-311, комплект датчиков и специализированное ПО. Система позволяет проводить динамическую балансировку несущих винтов вертолётов и регулировку «соконусности» лопастей. Впервые в мировой практике измерение соконусности производится с помощью лазерного дальномера. Этот способ измерения позволяет добиться высокой точности (±1 мм) и возможности проведения работы вне зависимости от освещения и погодных условий.
Также стоит отметить, что балансировку несущего винта вертолета и измерение геометрической соконусности можно производить не только на земле, но и в любых режимах полета. Такой подход позволяет проанализировать возможные варианты и выбрать оптимальный. Это обусловлено тем фактом, что «идеально» отбалансировать и отрегулировать соконусность на всех режимах эксплуатации невозможно. Приходится идти на разумный компромисс – выбирать наиболее важный режим (или несколько) и проводить регулировки для него.
Кроме всего перечисленного, ВС-311 можно использовать для анализа ударов. Он позволяет с высокой точностью в реальном времени проводить измерения амплитуды и длительности ударного импульса и осуществлять анализ ударов, как полученных на ударном стенде, так и в «полевых условиях».
При необходимости, можно объединить до 8 ВС-311 в единую систему для синхронной регистрации сигналов по 64 каналам.
Основные технические характеристики ВС-311
Постоянный ток |
|
Диапазон измерений напряжения постоянного тока, В |
-20 ÷ -0,2 и +0,2 ÷ +20 |
Пределы допустимой относительной погрешности измерений напряжения постоянного тока, % |
± 1 |
Частоты |
|
Диапазон рабочих частот, Гц |
0,1 ÷ 60000 |
Пределы допустимой относительной погрешности измерений частоты, % |
5·10-3 |
Диапазон измеряемых частот вращения, об/мин |
6 ÷ 60000 |
Количество спектральных линий |
1024 ÷ 65536 |
Переменный ток |
|
Диапазон измерений СКЗ напряжения переменного тока, В |
0,001 ÷ 14,5 |
Пределы допустимой относительной погрешности измерений СКЗ напряжения переменного тока на частоте 1 кГц,% |
± 1 |
Неравномерность АЧХ входных каналов относительно опорной частоты 1 кГц, %, не более: |
|
в диапазоне частот от 1 Гц до 40 кГц |
2 |
в диапазоне частот от 0,1 Гц до 60 кГц |
5 |
Диапазон измерений коэффициента нелинейных искажений в диапазоне частот первой гармоники от 20 до 5000 Гц, % |
0,01 ÷ 90 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений коэффициента нелинейных искажений Kг, % |
± (0,1·Kг+0,03) |
Точность прочих измерений |
|
Точность измерения фазы дисбаланса |
±1° |
Точность измерения геометрической соконусности, мм |
±1 |
Подводя итог, можно сказать, что ВС-311 — универсальная метрологическая база для обеспечения нужд производства и научных лабораторий.
ВС-311 может использован как универсальный регистратор-анализатор спектра для решения задач измерения, регистрации и анализа данных вибрации и акустики в стационарных условиях и на борту.
Использование ВС-311 позволяет перейти на обслуживание механизмов по техническому состоянию, а при соответствующей организации работы, к проактивному обслуживанию. Комплекс ВС-311 позволяет проводить оценку текущего технического состояния, диагностировать зарождающиеся неисправности на ранних стадиях и предотвращать развитие дефектов.
С помощью системы анализа и динамической балансировки ВС-311В можно выполнять комплексную диагностику и обслуживание вертолетов с целью выявления причин повышенной вибрации и их устранения. При этом обслуживание (динамическая балансировка и регулировка соконусности) не требует участия высококвалифицированного персонала и может быть выполнено после ознакомления с руководством по эксплуатации или небольшого вводного инструктажа.
Прибор ВС-311 является полностью отечественной разработкой и производится в Смоленске. ВС-311 внесен в Государственный Реестр СИ (№63412-16).