Beschleunigungsmessungen: Vibration, Schwingungen, Stoss, Schock

Ermittlung von Beschleunigungswerten mit MSR Datenloggern

Was ist eigentlich ein Beschleunigungs-Datenlogger? Wie lassen sich Vibrationen erfassen? Was versteht man unter einem Stoss bzw. einem Schock? Mit welchen Methoden lassen sich durch Stösse verursachte Schäden an einem Transportgut entdecken? Was bedeutet die Funktion «Fast Peak»? Und welcher MSR Datenlogger eignet sich besonders gut für welche Messaufgabe?

Auf diese und weitere Fragen gehen wir im MSR-Grundlagenpapier ein, welches wir Ihnen auf dieser Seite zum Download zur Verfügung stellen. Als Spezialist für Beschleunigungsmessungen sind wir bestrebt, Ihnen mit unserem Fachwissen weiterzuhelfen. Selbstverständlich ersetzen die nachfolgenden Grundlagen nicht die persönliche Beratung eines MSR-Verkaufsberaters.

Wieso ist es sinnvoll, Beschleunigungen zu erfassen?

Physikalische Einflüsse zu messen ist in vielen Anwendungen von grösstem Interesse, um Informationen über mechanische Belastungen und die Beanspruchungen auf Objekte wie Güter, Waren, Werkstücke, Teile etc. zu erhalten.

Während die verursachenden Belastungen, entstanden durch die äusseren Einflüsse, als weitgehend unabhängig vom betrachteten Objekt anzusehen sind, sind die resultierend auf das Objekt wirkenden Beanspruchungen direkt abhängig vom untersuchten Objekt und können auch nur unter Bezugnahme auf das konkrete Objekt beschrieben werden.

Ein wichtiger Parameter bei der Beurteilung von wirkenden Beanspruchungen ist die mechanisch-dynamische Belastung, d.h. der zeitliche Verlauf der belastenden Beschleunigung auf das Objekt. Diese kann mit Hilfe von Beschleunigungssensoren verschiedenster Bauart und Qualität geeignet gemessen und mit Datenspeichern zur weiteren Analyse aufgezeichnet werden.

Einsatzgebiete sind u.a. Transportüberwachungen, Fehlerdiagnosen und Belastungstests.

Was ist ein Beschleunigungs-Datenlogger?

Ein Beschleunigungs-Datenlogger ist ein automatisches Aufzeichnungs- und Messgerät, das stochastisch auftretende Stösse oder Vibrationen über einen bestimmten Zeitraum autonom in Form unverfälschter Rohdaten aufzeichnet. Die Stoss- und Vibrationsdaten lassen sich nach dem Aufzeichnen abrufen, anschauen und auswerten.

Ein Beschleunigungs-Datenlogger besteht aus Beschleunigungssensoren, einem Speichermedium, dem Prozessor und einer Stromversorgung. Die Sensoren messen die aktuell auf sich selbst wirkende Beschleunigung, z.B. während eines Stosses oder bei Vibrationen. Dabei werden die einzelnen Messungen in bestimmten Zeitintervallen durchgeführt und mit dem zugehörigen Zeitwert gespeichert. Diese Messraten können zwischen 1 Messung alle paar Sekunden und im hohen kHz-Bereich (z.B. 5 kHz – 1 Messung alle 5‘000-1 sec) je nach Sensortyp frei gewählt werden. Je höher die Messrate ist, desto feiner kann der tatsächliche Verlauf des Beschleunigungsereignisses aufgelöst werden. Nachteilig ist bei hohen Messraten, dass es zu einem sehr hohen Datenaufkommen kommt, so dass ggf. schnell die Speicher- und Leistungsgrenzen des Loggers erreicht sind. Insbesondere bedingt die kontinuierliche Messung und Verarbeitung resp. Speicherung der Daten einen hohen Stromverbrauch, was die mobilen Einsatzzeiten des Loggers begrenzt.

Der Prozessor im Datenlogger verarbeitet die Messdaten und speichert sie mit den zugehörigen Messzeiten auf dem Speichermedium ab. Dadurch lassen sich die Daten nach der Messung abrufen, entweder direkt am Logger oder über eine Schnittstelle, z.B. an einem Computer. Software stellt die Messdaten in Tabellen oder Diagrammen dar und bietet Funktionen, um die Messdaten auszuwerten. Eine gängige Auswertemethode ist neben der Betrachtung und Analyse der einzelnen Werte für die Beschleunigungen und deren Dauer z.B. das Beschleunigungs-Zeit-Diagramm mit anwendungsspezifisch ermittelter DBC (Damage Boundary Curve).

Die Stoss- und Vibrationsdaten können auch basierend auf Ereignissen, die gewisse Kriterien erfüllen, erfasst werden. Mit einer ereignisbasierten Messung lassen sich gezielt Stösse aufzeichnen, die eine kritische Zeitdauer oder Stärke überschreiten. Dies bietet neben der besseren Übersichtlichkeit bei Langzeitmessungen weiter den Vorteil, dass nur relevante Ereignisse aufgezeichnet werden und somit Energie und Speicherkapazität effektiver genutzt werden.

Beschleunigungs-Datenlogger verwenden meist nichtflüchtige Speichermedien, um die Messdaten zu speichern. Deshalb bleiben die Messdaten erhalten, auch wenn die Stromversorgung ausfällt.

[Quelle: Auszüge aus Wikipedia, Ergänzungen MSR Electronics GmbH]

Detaillierte Informationen zum Messen und Auswerten von mechanisch-dynamischen Belastungen, wie Transportüberwachung mit automatischen Aufzeichnungsgeräten zur Messung stochastisch auftretender Stösse, können z.B. auch DIN EN 15433-6 entnommen werden.