123233цв. DIAdem Обработка и анализ данных, генерация отчетов [NI] (2008).. Продукции ni com Штабквартира корпорации National Instruments
 Скачать 1.93 Mb.
|
|
Рисунок 3-2. Треть/Октавный анализ сигнала. Каждая октава включает в себя три интервала. Amplitude – амплитуда, Frequency (Hz) – частота (Гц), Octave frequencies – октавные частоты, Third Frequencies – треть/октавные частоты Цифровые фильтры С помощью функции Digital Filter (Цифровой фильтр) можно ослабить или усилить зависящий от времени сигнал в выбранных частотных диапазонах. У вас есть возможность выбирать фильтры различных типов: фильтр нижних частот (ФНЧ), полосовой фильтр (ПФ) и заграждающий фильтр (ЗФ), которые пропускают только определенные частотные диапазоны сигнала. Фильтр, который пропускает все спектральные составляющие, предназначен для формирования задержки сигнала или коррекции фазовых искажений. Вы можете применять различные типы фильтров, в том числе IIR и FIR фильтры (с бесконечной и конечной импульсной характеристикой). Если, например, высокочастотная помеха искажает реальный измеряемый сигнал, вы можете подавить эту помеху. Для этого введите частоту наивысшей гармоники полезного сигнала в качестве граничной частоты для режима НЧ фильтрации (Lowpass). ФНЧ подавляет все спектральные составляющие помехи выше этой частоты. Частотно-взвешенное ускорение Функции Frequency-Weighted Acceleration вычисляют меру воздействия измеренных вибраций на человеческий организм внутри транспортных средств и на рабочем месте. Чтобы, например, измерить степень влияния вибраций на водителей, вы можете установить различные датчики вибраций на водительском кресле и применить для обработки результатов измерения ускорения функцию Frequency-Weighted Acceleration. Раздел 3. Математическая обработка данных © National Instruments Ireland Resources Limited 43 DIAdem: Система генерации отчетов Порядковый анализ Функции порядкового анализа Order Analysis сравнивают частоты спектральных составляющих сигнала с некоторой опорной частотой. Результат вычисления порядка определяет кратность частоты измеренного сигнала относительно опорной частоты. Например, второй порядок означает, что анализируемая частота в два раза больше опорной. Как показано на рисунке 3-3, вы можете запустить порядковый анализ либо во временной области, либо в частотной области: Рисунок 3-3. Результаты порядкового анализа в виде БПФ спектра (FFT Spectrum – верхний график) и порядкового спектра (Order Spectrum – нижний график) Order – порядок, Amplitude – амплитуда, Frequency – частота, RPM – частота вращения (Обороты в минуту) Порядковый анализ применяется для исследования шумов и вибраций, которые измеряются в двигателях и их деталях. При пусковых испытаниях двигателя зависимость вибрации от скорости вращения важнее ее зависимости от времени. Статистические функции Группа статистических функций Statistics содержит функцию Descriptive Statistics (Описательная статистика) для нахождения таких статистических характеристик как математическое ожидание, квантиль и дисперсия. Эти Раздел 3. Математическая обработка данных DIAdem: Система генерации отчетов 44 ni.com характеристики можно построчно вычислять для нескольких каналов, полностью для одного канала и для фрагментов канала. Пусть, например, вы испытываете цемент на сопротивляемость давлению. Для этого вы запускаете тест 25 блоков и измеряете давления, при которых блоки разрушаются. На основании результатов испытаний вы вычисляете матожидание, среднеквадратическое отклонение, а также минимальное и максимальное значение давления. DIAdem сохраняет вычисленные характеристики в каналах результатов, в виде специальных свойств входных каналов и в соответствующих программных переменных StatArithMean, StatDeviation, StatMin, StatMax. Вы можете вставить эти переменные в виде текста в отчет на панели DIAdem REPORT. Таким образом, можно всегда записывать самые последние статистические характеристики в свой отчет. Индексы производительности технологического процесса Cp, Cpk, CpL, CpU задаются с помощью функции Process Capability. Вы можете вычислять среднее значение и стандартное отклонения процесса, а также различные оценки количества бракованных деталей. DIAdem сохраняет вычисленные характеристики процесса в соответствующих переменных и в специальных свойствах входных каналов. Функции группировки Группа статистических функций Statistics содержит функции группировки для оценки распределений измеряемых величин. DIAdem разбивает диапазон значений величины на интервалы и подсчитывает, сколько результатов измерений попадает в каждый интервал. DIAdem позволяет выполнять группировку в виде гистограммы, однопараметрическую группировку , одновременную группировку двух зависимых каналов, группировку одного или нескольких каналов, соответствующих некоторому сигналу, и группировку методом дождевого потока (Rainflow). Например, вы хотите сравнить серии испытаний двигателя на испытательных стендах и дорожных испытаний. В качестве критерия выбираются требуемые изменения уровня масла, вычисляются изменения уровня масла на 1000 км и группируются полученные результаты. На рисунке 3-4 приведены отсчеты в виде графика и результаты группировки в виде гистограммы: Раздел 3. Математическая обработка данных © National Instruments Ireland Resources Limited 45 DIAdem: Система генерации отчетов Рисунок 3-4. Группировка двух серий испытаний Amplitude – амплитуда, December – декабрь, Classes – интервалы (группы), Sum – количество попаданий Функция Histogram Classification позволяет выбрать метод разбиения данных в канале на интервалы и группировки данных. Метод Single Classification соответствует однопараметрической группировке, предназначенной для случайных колебаний, в том числе, количества отсчетов, пиковых значений, моментов времени, соответствующих определенному уровню, диапазонов или пар диапазонов. Метод Compound Classification (Комбинированная группировка) одновременно группирует данные в двух зависимых каналах. Результат такой группировки описывается трехмерной матрицей. Если вы хотите группировать данные в одном и более каналах, которые соответствуют одному сигналу, но при этом не группировать данные самого сигнала, можно применить метод Reducing Classification (Усеченная группировка). Группировка методом дождевого потока Метод Rainflow Classification (группировка методом дождевого потока) применяется для оценивания сигналов, в частности, зависимостей деформации от времени, чтобы группировать специальные события, такие как превышение допустимых уровней деформации или изменений деформации. Если вы, например, тестируете долговечность рессор, то готовите программу испытаний, в соответствие с которой 100 рессор подвергаются вибрациям в диапазоне частот от 10 Гц до 10 кГц. Вы подсчитываете количество таких деформаций, при которых рессора разрушается. В матрицу Rainflow вводятся количество тестов в зависимости от вибраций. Раздел 3. Математическая обработка данных DIAdem: Система генерации отчетов 46 ni.com Функции обработки трехмерных данных Группы функций 3D Basic Functions (Базовые функции 3D), 3D Arithmetic (Арифметические 3D) и Surfaces (Поверхности) содержат функции трехмерной обработки результатов измерений для отображения их в трехмерном формате. DIAdem вычисляет контуры и граничную кривую по данным, полученным с двигателя, для построения его характеристической диаграммы (рисунок 3-5). Вы можете организовать трехмерные данные в виде триплетов (троек) или матриц. DIAdem выполняет функцию Calculate Contour Lines (Вычисление контурных линий) либо над матрицами, либо над триплетами. Для получения трехмерных изображений, таких как двумерная матрица, множество контурных линий или график водопада, DIAdem требует представления данных в виде матричной структуры. Чтобы изобразить трехмерный график, DIAdem требует триплетную структуру. Рисунок 3-5. Характеристическая диаграмма с изолиниями мощности двигателя и потребления топлива в зависимости от частоты вращения (мин -1 ) и сжатия (бар) RPM (1/min) – частота вращения (оборотов/мин), Eff. Pressure (bar) – эффективное давление (бар) Набор 3D Basic Functions включает в себя функции для преобразования триплетной структуры в матричную и наоборот. Для обработки матриц предназначены функции Create Submatrix (Создать подматрицу), Append Matrix (Присоединить матрицу) или Sort Matrix (Упорядочить матрицу). Функция Transpose Matrix (Транспонировать матрицу) меняет местами строки и столбцы матрицы. Библиотека функций 3D Arithmetic включает в себя функции для выполнения действий над матрицами. Функция Matrix-Matrix Operations применяется для сложения, вычитания, умножения или деления матриц. Раздел 3. Математическая обработка данных © National Instruments Ireland Resources Limited 47 DIAdem: Система генерации отчетов Функция Matrix-Vector Operations применяются для алгебраического или поэлементного умножения матрицы на вектор. Функции Matrix-Scalar Operations предназначены для прибавления константы к матрице или умножения константы на матрицу. Функция Normalize приводит элементы матрицы к диапазону [–1, 1]. DIAdem делит все элементы матрицы на максимальную абсолютную величину элементов матрицы. Функция Relativize вычисляет долю (в процентах), которую составляет каждый элемент от полной суммы всех элементов. Функция Summation суммирует элементы матрицы по строкам и по столбцам. Функция Integrate вычисляет объем под поверхностью, заданной с помощью матрицы. DIAdem вычисляет интеграл путем суммирования объемов, соответствующих всем элементарным прямоугольникам в сетке xy. Функция Calculate Extreme Values определяет минимальные и максимальные элементы матрицы. Группа функций Surfaces содержит функцию Interpolate, которая аппроксимирует трехмерные данные с помощью интерполирующей поверхности и функцию Approximate, которая аппроксимирует поверхность, соответствующую трехмерным данным, методом наименьших квадратов. Интерполирующая поверхность проходит точно через точки трехмерных данных. Аппроксимирующая функция минимизирует расстояние между поверхностью и этими точками, чтобы получилась сглаженная поверхность. Функция Calculate Contour Lines (Вычисление контурных линий) соединяет точки поверхности, имеющие одну и ту же высоту. Если трехмерные данные представлены в виде матричной структуры, DIAdem создает сетку из прямоугольников. Если трехмерные данные представлены в виде триплетной структуры, DIAdem рассчитывает поверхность на основе триангуляции в качестве базиса для контурных линий. Вы можете рассчитать контуры для всей сетки или ее части. Функция Calculate Envelop Curves вычисляет выпуклую или невыпуклую огибающую для множества точек. Выпуклая огибающая охватывает точки как замкнутый полигон. Невыпуклая огибающая также охватывает множество точек, но она является ломаной. Множитель задает степень излома кривой или определяет, может ли DIAdem разделить на части край выпуклой поверхности. Функции Crash-теста Группа функций Crash Analysis содержат функции для обработки результатов измерений, полученных в процессе Crush-тестов (тестов автомобилей на безопасность). С помощью этих функций можно вычислить стандартизированный критерий повреждений. Например, Head Injury Criterion служит для оценки повреждений в области головы, Neck Injury Criterion – в области шеи, Viscous Criterion – в области грудной клетки, Tibia Index – в области ног. Расчеты выполняются в соответствии с действующими стандартами SAE, ISO и NHTSA. Для выполнения цифровой фильтрации без учета фазы вы можете выбрать один из стандартных алгоритмов CFC60, CFC180, CFC600, CFC1000 и FIR100. Раздел 3. Математическая обработка данных DIAdem: Система генерации отчетов 48 ni.com Пример Crash Evaluation Based on the MME Standard демонстрирует обработку данных испытаний транспортного средства на безопасность с отчетом. Вы можете запустить этот пример из справки DIAdem Help. Этот пример построен на основе скрипта, который проводит для вас анализ лобового и бокового удара в три этапа. На рисунке 3-6 показан отчет об ускорении головы при лобовом ударе: Рисунок 3-6. Обработка данных об ускорении головы при лобовом ударе Acceleration X, Y, Z, Res(g) – ускорение X, Y, Z, результирующее (g), Time (ms) – время (мс) Пример отчета (перевод): Ускорение Манекен впереди слева, Гибрид III 50% Испытание Лаборатория №: MMEFront Заказчик №%: C3455 Тип: Столкновение автомобиля с другим автомобилем, Смещение 50% Дата: 2001-08-14 Объект испытаний Название: Автомобиль A Скорость: 14.4 м/с Масса: 1150 кг Каналы Ускорение по оси X CFC 1000 Ускорение по оси Y CFC 1000 Ускорение по оси Z CFC 1000 Результаты Расчетный интервал времени: 0 – 300 мс Максимальное ускорение: 60.01 g (в течение 91.6 мс) HIC : 641.3 … интервал времени : 69 мс – 116 мс HIC 36 : 628.6 Раздел 3. Математическая обработка данных © National Instruments Ireland Resources Limited 49 DIAdem: Система генерации отчетов … интервал времени : 76 мс – 112 мс HIC 15 : 357.1 … интервал времени : 86 мс – 101 мс © National Instruments Ireland Resources Limited 50 DIAdem: Система генерации отчетов 4 4. Графическая обработка и редактирование данных Панель DIAdem VIEW предназначена для детального исследования данных в портале, графического анализа фрагментов графиков, а также для редактирования данных. Это дает возможность детально рассматривать графики в двумерных системах координат, изменять масштаб отдельных фрагментов графиков, а также удалять или заменять их отдельные точки. В таблицах каналов вы можете редактировать и удалять отдельные значения или каналы целиком. Если вы редактируете графики или данные в каналах, DIAdem сохраняет изменения в портале данных. Если вы делаете видеозаписи испытания в процессе регистрации данных, то можете сравнить полученные видеоматериалы с графиком. Если вы анализируете отдельную составляющую, у вас есть возможность проецировать измеренные сигналы из разных мест или данные, полученные путем моделирования, на модель этой составляющей в виде цветового оттенка или деформации. Разработка рабочего листа Вы можете комбинировать системы координат, таблицы каналов, видеозаписи, трехмерные модели, текст и графику на одном рабочем листе в DIAdem VIEW. Для этого следует разделить лист на несколько областей. Группы функций содержат определенные варианты разделения рабочего листа с различным количеством и расположением областей. Если, например, вы хотите вывести данные в виде графика в некоторой системе координат и напечатать связанные с ним числовые значения в таблице канала, разделите рабочий лист на две области. Откройте группу функций Assigned Worksheet Partitions (Заданные варианты разделения рабочего листа) и щелкните мышью по показанной слева кнопке 2D Axis System/Channel Table Horizontal (Двумерная система координат/Таблица канала горизонтально). DIAdem помещает систему координат в верхнюю область, а таблицу канала – в нижнюю. Чтобы отобразить график, выделите канал в портале данных и перетащите его в систему координат. DIAdem VIEW позволяет отображать числовые каналы с их индексами, а также сигнальные каналы с аргументом (x). Чтобы вывести один или более графиков с одним общим аргументом (x- каналом), щелкните сначала мышью по x-каналу, например, Time, в портале данных. Затем, удерживая клавишу Раздел 4. Графическая обработка и редактирование данных © National Instruments Ireland Resources Limited 51 DIAdem: Система генерации отчетов группу каналов в систему координат, то DIAdem выбирает первый из них в качестве x-канала. Если вы перетаскиваете туда несколько сигнальных каналов, то DIAdem отображает каждый из каналов со своим аргументом (x). Чтобы выводить данные в таблицах каналов, выделите каналы, группу каналов или набор данных в портале и перетащите оттуда данные в таблицу каналов. DIAdem VIEW отображает каждый канал в виде столбца с названием канала вверху в качестве заголовка. Редактирование макетов В качестве шаблона вы можете загрузить заготовленный заранее файл макета, который содержит описание всех областей и ссылки на каналы, видеозаписи или графики, которые должны отображаться. Макеты могут состоять из нескольких рабочих листов и имеют расширение имени .tdv. Вы можете передвигать разделительные линии, чтобы изменять размеры любой области листа. Однако области нельзя перемещать по рабочему листу. Чтобы добавить новые области, используйте контекстное меню для разделения области или выберите другие варианты разделения листа на большее количество областей. Если вы выбираете варианты разделения листа с меньшим количеством областей, содержимое ненужных областей удаляются. Если вы выбираете один из шаблонов листа среди функций группы Assigned Worksheet Partitions (Заданные варианты разделения листа), DIAdem создает новый рабочий лист, состоящий из областей с заданными форматами отображения. Формат отображения некоторой области задается и изменяется с помощью контекстного меню. Чтобы задать область с некоторой системой координат, щелкните правой кнопкой мыши по этой области и выберите в контекстном меню команду Display Type»2D Axis System (Тип отображения»Двумерная система координат). Если вы выбираете для системы координат формат отображения |