Czujniki drgań i wibracji wykorzystywane w analizie modalnej

Badania modalne są obecnie bardzo często wykorzystywane do określania właściwości dynamicznych różnego rodzaju konstrukcji mechanicznych. Coraz nowocześniejsze rozwiązania techniczne umożliwiają realizację bardzo dokładnych badań w laboratoriach, a także w warunkach eksploatacyjnych. W badaniach modalnych wykorzystuje się różne narzędzia i czujniki, o których opowiemy bliżej w naszym artykule.

Eksperymentalna i eksploatacyjna analiza modalna

Eksperymentalna analiza modalna, czyli badania w laboratoriach, to cztery podstawowe etapy: modelowanie, eksperyment, estymacja parametrów i weryfikacja modelu. Pierwszy etap dotyczy przede wszystkim wskazania punktów konstrukcji, których dynamiczne zachowania są istotne, by odwzorować zachowanie całości, np. maszyny. W tych punktach umieszczane są czujniki, które pozwalają na rejestrację pojawiających się drgań i wibracji zadane wymuszenie. Podobnie jest w eksploatacyjnej analizie modalnej – tu również potrzebujemy czujników drgań i wibracji. W analizie modalnej wymuszenia mogą być zadawane w sposób impulsowy lub harmoniczny, w zależności od tego, co i w jakim celu badamy. Do zadawania wymuszeń najczęściej wykorzystuje się młotki modalne, opcjonalnie wzbudniki drgań. Skoro mówimy o młotkach modalnych, a temat dotyczy czujników, warto też wspomnieć o jednej ciekawostce: w konstrukcji młotka modalnego występują czujniki siły, które umożliwiają pomiar siły wymuszającej.

Mnogość czujników drgań i wibracji

Jak mówią nam fachowcy z firmy EC TEST Systems z Krakowa specjalizującej się w dostarczaniu rozwiązań pomiarowych, diagnostycznych oraz symulacyjnych z zakresu drgań i akustyki, na rynku dostępnych jest wiele różnych czujników drgań i wibracji, które są wykorzystywane w analizie modalnej. Wynika to po prostu z faktu, że analizie modalnej poddawane są przeróżne obiekty. Słowo "obiekty" jest tu użyte nieprzypadkowo, ponieważ mówimy zarówno o prostych elementach, jak i potężnych konstrukcjach. Można się o tym przekonać, zerkając tylko na ofertę młotków modalnych konkretnego producenta, który sugeruje, jaki młotek będzie odpowiedni do badania np. dysków twardych i drukowanych płytek, lekko tłumionych ram i paneli, średniej wielkości konstrukcji, ciężkich komponentów, jak pompy, ciężkich konstrukcji, jak magazynowe hale, budynków, mostów, czy nawet statków. W analizie modalnej można wykorzystywać stosunkowo proste czujniki piezoelektryczne albo innowacyjne, trójosiowe czujniki drgań (przenośne urządzenia typu "plug and play"), czy kompaktowe czujniki typu SeTAC, które tworzą autonomiczne systemy trójosiowego monitoringu drgań. Podobnie jest z czujnikami wibracji – ich wybór jest naprawdę szeroki.