Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

1 Frank Kameier Computerunterstützte Messdatenverarbeitung und –erfassung Motivation des Kurses Messdaten sollten auch im alltäglichen Laborbetrieb nicht.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "1 Frank Kameier Computerunterstützte Messdatenverarbeitung und –erfassung Motivation des Kurses Messdaten sollten auch im alltäglichen Laborbetrieb nicht."—  Präsentation transkript:

1 1 Frank Kameier Computerunterstützte Messdatenverarbeitung und –erfassung Motivation des Kurses Messdaten sollten auch im alltäglichen Laborbetrieb nicht von Hand notiert werden. Eine optische Mittelung der Messdaten ist nicht sinnvoll oder Übertragungsfehler können sich einschleichen. Angeblich sei Expertenwissen und spezielle Software für computer- unterstützte Messdatenerfassung notwendig. Schwingungen oder akustische Signale werden nur als Einzahlenwerte betrachtet. Wertvolle Informationen gehen verloren.

2 2 Softwareeinsatz im Labor für Strömungstechnik und Akustik DASYlabMATLABLabVIEWPAKExcel langsame Größen Mittelung in Tabellen speichern Zeilen orientierte Programmierung Prüfstandssteuerung 16-kanalige Messungen Messung von schnellen und langsamen Größen langsame Größen sind sogenannte Führungsgrößen offline Verrechnung von langsamen Messgrößen maximal 1000 Zeilen (besser nicht mehr als 100) Grundlagen der Signalanalyse erproben Visualisierung vielseitige grafische Ausgabe begrenzte grafische Möglichkeiten bei den Plots Geräuschmessungen Schmalbandspektren gefilterte Zeitdaten Gesamtpegel (Terz- und Oktavspektren sind nicht möglich) offline Verarbeitung von Messdaten wie Wave-Files (Audiostandard, 16 bit 44.1 kHz) Geräuschmessung Speichern von Wave-Files zur Offline MATLAB- Auswertung Geräusch und Schwingungs­messungen in Abhängigkeit von zeit, Drehzahl oder Strömungs­ geschwindigkeit Formeln lassen sich einfach ändern bei Verwendung von Namen übersichtlich und einfach zu kontrollieren alle Datenformate für ein und Ausgabe möglich Dokumentation - Benutzer muss eigene Systematik entwickeln umfangreiche automa- tische Dokumentation jedes einzelnen Messdetails Kommentare und Ergänzungen nahezu beliebig erweiterbar Datenbankanbindung möglich

3 3 Theorie Skript Seite 8 bis 13

4 4 Kameier September 2004 zeitliche Schwankungsgrößen

5 5 Momentanwert=Mittelwert + Schwankungsgröße [ V ] [V DC ] [V AC ] zeitliche Schwankungsgrößen Kameier September 2004

6 Abtastung von Messwerten durch arithmetische Mittelung: Gleichanteil 11 [m/s] Schwankung, Rauschen, Amplitude 1 [m/s] Schwankung, Sinus, 10 Stützstellen pro Periode

7 Abtastung von Messwerten Schwankung, Sinus, 10 Stützstellen pro Periode Schwankung, Sinus, 5 Stützstellen pro Periode durch arithmetische Mittelung: Gleichanteil 11 [m/s]

8 Geschwindigkeitsprofil_ xlsx Berechnung aus Geschwindigkeitsprofil (kreisrundes Rohr) Volumenstromberechnung Beliebige Abstände durch Integration möglich! flächenbezogene Mittelung

9 Volumenstrom – Schwerlinienverfahren – VDI 2640 (1983) Wahl der Messpunktabstände derart, dass arithmetische Mittelung möglich ist! (jede Teilfläche ist gleich groß) Messwert ist repräsentativ für eine Fläche! flächenbezogene Mittelung

10 Volumenstrom – Schwerlinienverfahren – VDI 2640 (1983) schwerlinien_verfahren xlsx genügend Messpunkte notwendig - 3 hier nur exemplarisch !!! flächenbezogene Mittelung

11 11 zeitliche Schwankungsgrößen allgemeine Rechenregeln Kameier September 2004

12 12 Kameier September 2004 dynamisches Signal: AC, DC oder AC+DC transientes Signal: stationäres Signal = ??? Statisch AC = alternating current = Wechselspannung DC = direct current = Vorsicht! Gleichspannung = auch: Signal ohne Filter Was passiert, wenn man ein DC+AC Signal in AC und DC Anteil trennt?

13 13 Sinus-Funktion mit rms-, Spitze- und Spitze-Spitze-Wert Kameier September 2004 Crest-Faktor (Sinus) = 1.41

14 14 Vergleich von Gleich- und Wechselstrom Kameier September 2004 mit

15 15 Standardabweichung - Gleich- und Wechselgröße Kameier September 2004

16 16 Abtastrate – Matlab-Beispiel Kameier September 2004

17 17 Darstellung über Ort und Zeit Kameier September 2004

18 18 Hardware Skript Seite 3 bis 4

19 19 Kameier September 2004 Anzeige von 4 Zahlen, die auch zum Computer übertragen werden müssen! serielle Schnittstelle (RS232) Spannungsversorgung DC 9 V oder Akkubetrieb Digitalmultimeter DMM 4660M – True RMS Multimeter

20 20 Praxis - DASYlab Skript Seite 5 bis 7 und Schaltbilder 1 bis 6

21 21 Einwert-Messverfahren -langsam(slow, =1s), zur Bestimmung des Effektivwertes, -schnell (fast, =125ms), zur Anzeige schwankender Pegel, -Impuls ( Anstieg =35ms, Abkling =1,5s) zur Erfassung schnell veränderlicher Ereignisse. Diese Anzeige ist in Impulsschallmessern eingebaut.

22 Mittelung – Blockmittelung - Statistik Module Mittelung: mittelt die Werte eines Blocks, Blocklänge am Ausgang läßt sich variabel einstellen, Anzahl der Mittelungen läßt sich über globale Variable einstellen. Blockmittelung: mittelt die Werte aufeinanderfolgender Blöcke, Blockgröße bleibt erhalten, Anzahl der Mittelungen läßt sich über globale variable einstellen. Statistik: mittelt die Werte eines Blocks zu einem ein Zahlenwert, Anzahl der Mittelung kann nur fest vorgegeben werden. Kameier September 2002

23 23 Theorie Skript Seite 16 bis 17

24 24 Kameier September 2004 Dezibel lg (10) = 1 lg (100) = 2 usw. lg (2) = 0,3 10 lg (Argument) oder20 lg (Argument) 10 lg findet immer nur dann Anwendung, wenn es sich um die lineare Beschreibung einer Wechselgröße handelt wie zum Beispiel bei der Leistung. Wechselgrößen an sich geben im zeitlichen Mittel nur als quadratische Größen einen Sinn, diese Größen werden mit 20 lg verrechnet.

25 25 Kameier September 2004 Dynamik und Dezibel Dynamik in dB = 20 lg (Faktor) Dynamik in bitFaktorDynamik in dB

26 26 Praxis - DASYlab Skript Seite 17 bis 23 und Schaltbilder 7 bis 9 und Geräte

27 27 Praxis – Excel – DASYlab-Vergleich Skript Seite 25 und 26 Schaltbilder 9 und 10

28 28 Praxis – Matlab Skript Seite 27 bis 30 Beispiel mit Multimeter DMM4660

29 29 Theorie – Frequenzanalyse Skript Seite 31

30 30 Kameier September 2004 Allgemeine Eigenschaften der Frequenzanalyse Periodische Zeitfunktion Linienspektrum (Klang, Tongemisch) (diskretes Spektrum)

31 Sampling-Rate und Blocksize - Motivation Globale Variable Samplingrate Die Samplingrate steht nur in der Einheit ms zur Verfügung. FrequenzspanneFrequenzauflösung f

32 32 Kameier September 2004 Allgemeine Eigenschaften der Frequenzanalyse

33 33 Kameier September 2004 Allgemeine Eigenschaften der Frequenzanalyse

34 34 Praxis – DASYlab Skript Seite 33 und 34 Schaltbilder 11 bis 14

35 normiertes und unnormiertes Fenster

36 36 Kameier September 2004 Grundlagen der Funktionentheorie – komplexe Zahlen harmonischer Ansatz:

37 Lösung der akustischen Wellengleichung 3-dimensionale Wellenausbreitung axial - radial - azimutal

38 38 Kameier September 2004 Mathematische Formulierung der Fouriertransformation Fouriertransformierte Spektraldichte Kreuzspektraldichte [V s] [V 2 s]

39 39 Kameier September 2004 Mathematische Formulierung der Fouriertransformation Kohärenz Symmetrie der Spektraldichte: [-] für alle positiven Frequenzen: [v 2 ] Amplitudenspektrum

40 40 Kameier September 2004 Mathematische Formulierung der Fouriertransformation [-] für alle positiven Frequenzen: [v 2 ] Kreuzspektrum Transferfunktion

41 41 Kameier September 2004 Fensterung - Blöcke

42 42 Praxis – Fensterung – Matlab - DASYlab Skript Seite 39 Schaltbild 15

43 43 Praxis – DASYlab Skript Seite 40 Schaltbild 16

44 44 Kameier September 2004 Disktrete Fouriertransformation Matlab-Beispiel - Berechnungszeit k sind die Stützstellen des Zeitfensters der Länge N. N ist gleich dem Kehrwert des Abtastintervalls T.

45 45 Kameier September 2004 Abtasttheorem Faktor *Frequenzspanne=Abtastrate Frequenzanalysatoren:2.56(aus n^2 Linien werden runde Zahlen) CD-Player arbeiten mit 2.2 ( Hz bei Hz für HiFi-Signal)

46 46 Kameier September 2004 Theorem von Parceval und Gesamtpegel ZeitebeneFrequenzebene EffektivwertGesamtpegel

47 47 Praxis – DASYlab Schaltbilder 17 und 18

48 48 Kameier September 2004 Einfluss der Frequenzauflösung auf den Rauschpegel (Seite 43)

49 49 Praxis – DASYlab Schaltbilder 19 und 20

50 50 Frank Kameier September 2004 Interpretation eines Phasenverlaufs 0°180°360° 2 Samples pro Periode bei halber Abtastfrequenz

51 51 Frank Kameier Rotierende Instabilitäten - April 2001 Anwendung Phase - Rotation mit Schlupf

52 52 Umfangsverteilung rotierender Instabilitäten Wanddruckschwankung Amplitudenspektrum Kohärenz Phasenspektrum Frank Kameier Rotierende Instabilitäten - April 2001

53 53 Beispiel: negative Frequenzen und rotierende Ablösung Frank Kameier Rotierende Instabilitäten - April 2001

54 54 Praxis – DASYlab Schaltbilder 21 bis 25

55 55 Theorie - Zusammenfassung Skript Seite 44

56 56 Sampling-Rate und Blocksize – Motivation -DASYLab Kameier September 2004 Globale Variable Samplingrate Die Samplingrate steht nur in der Einheit ms zur Verfügung.

57 57 Praxis – Matlab – DASYlab – 3-D Darstellungen Skript Seite 49 Schaltbilder 26 und 27

58 58 PrüfstandAkustikSystem PAK 3-D-standard-dreh: Ordnungsdiagramm (Campbell), Schnitt aktivieren, statt Frequenz, Ordnung 3-D VW: statt langsamer Größen Zeitsignal zum Abhören manuell ändern Anhoeren Kameier mit spec: Equalizer mit Filterung vorführen 3-D stand_rot_inst_haukap: Frequenzachse verschieben, interessanter physikalischer Hintergrund der Messung 3-D stand_rot_inst_ haukap2: 2 Seiten DMS und Mikro, Resonanz mit erster Biegeeigenfrequenz, Bandpass entspricht nahezu Gesamtpegel Nachauswertung: starten mit schlechter Frequenzauflösung, Hz 3-D, gleiche Einheit Nachauswertung: 4096, keine Mittelung, Speichern und schließen Nachauswertung: Grafikdefinition Auto, Datenbetrachtung, Dokumentationsmöglichkeiten zeigen


Herunterladen ppt "1 Frank Kameier Computerunterstützte Messdatenverarbeitung und –erfassung Motivation des Kurses Messdaten sollten auch im alltäglichen Laborbetrieb nicht."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen