m+p Analyzer Grundlagen

Lernen Sie die Basisfunktionalität unseres NVH-Softwareprodukts m+p Analyzer kennen. Beginnend mit der grundlegenden Anzeige von Messdaten über Datenhandling und -filterung werden wir in den folgenden Ausgaben zu komplexeren Funktionen wie der Auswertung und Visualisierung kommen. Animierte Grafiken veranschaulichen die kurzen Beschreibungen.

Alle Ausgaben

Ausgabe 1: Grundlagen der 2D Charts

Der m+p Analyzer bietet vier Charttypen, die spezielle Anforderungen an die Datenanalyse abdecken: 2D Single-Chart, 2D Multi-Chart, 3D Waterfall-Chart und Colormap. In der ersten Ausgabe betrachten wir die grundlegende Funktionalität von 2D Charts – das Layout, die Online-Datenanzeige sowie die wesentlichen Analysefunktionen.

Basisdiagramm und Positionierung

Im m+p Analyzer sind die Single- und Multi-Charts die Schlüsselkomponenten für das Erfassen und Betrachten der Messdaten. Ein einzelnes Chart kann bis zu 256 Kurven enthalten, die online während der Messung angezeigt und aktualisiert werden. Das Multi-Chart eignet sich für eine strukturiertere Datenanzeige, wenn die Skalierung gleichzeitig auf mehrere Graphen angewandt und Gruppen von Kurvenverläufen gemeinsam in separaten Unterdiagrammen angezeigt werden sollen. Alle Charts lassen sich auf der Arbeitsfläche entweder nebeneinander oder als Tabs (wie im Webbrowser) frei anordnen.

Beispiel

Single-Chart mit unterschiedlich skalierten Achsen

Wenn Daten mit unterschiedlichen Einheiten gemessen werden, z. B. Beschleunigung [g] und Kraft [N], kann das Chart so konfiguriert werden, dass rechts eine zweite Achse mit unabhängiger Skalierung erscheint. Damit kann z. B. die Phasendifferenz zwischen Sinuswellen schon während der Messung online verglichen werden.

Beispiel

Formatierung der Charts

Das Aussehen sowohl der Single- als auch der Multi-Charts lässt sich durch viele Einstellungsmöglichkeiten individuell an die Messaufgabe anpassen. Der Anwender kann Größe und Farbe der Titel, Legenden, Anmerkungen und den Plotbereich ändern. Auch kann er die Farben und den Stil der Gitter und Kurven auf vielfältige Weise individuell festlegen.

Beispiel

Online-Anzeige der Charts

Die Online-Anzeige beim Erfassen der Zeitdaten haben wir bereits vorgestellt. Zusätzlich ermöglicht die Echtzeit-FFT-Funktion des m+p Analyzers die Online-Anzeige unterschiedlicher Metriken, die aus den Messdaten berechnet wurden. Dazu gehören die Spektren von gefensterten Zeitsignalen, Histogramme, Auto- und Kreuzkorrelationen, Leistungsdichtespektren, Auto- und Kreuzleistungsspektren und Übertragungsfunktionen.

Beispiel

Anzeige der Achsen

Für einen bestimmten Messtyp, z.B. eine Übertragungsfunktion, kann der Anwender die Anzeige der Achsen je nach seinen Anforderungen wählen. Der m+p Analyzer unterstützt die üblichen Darstellungsformen wie Real-/Imaginärteil, Amplitude/Phase, logarithmische Amplitude/Phase und dB Amplitude (mit Referenz)/Phasen mit Skalierungen wie peak, peak-peak und RMS.

Beispiel

 

 

Ausgabe 2: Erweiterte Funktionen der 2D Charts

Der m+p Analyzer bietet vier Charttypen, die spezielle Anforderungen an die Datenanalyse abdecken: 2D Single-Chart, 2D Multi-Chart, 3D Waterfall-Chart und Colormap. In der zweiten Ausgabe unserer Reihe zu den m+p Analyzer Grundlagen beschäftigen wir uns mit den erweiterten Funktionen der 2D Charts.

Chartübersicht mit Zoom

Die Übersichtsfunktion ist hilfreich für das Nachbearbeiten und Betrachten großer Datensätze. Um sich bestimmte Daten detailliert anzusehen, wird ein Zoombereich ausgewählt und in das Übersichtsfeld gezogen.

Beispiel

Chartcursors auf einem Zeitverlauf

Mit vertikalen und horizontalen Cursors lassen sich Messwerte zu bestimmten Zeitpunkten betrachten. Zusätzlich werden nützliche Metriken an den Cursorstellen angezeigt. Mehrere Cursors können mit der „Bandcursor“-Funktion verbunden werden; dadurch verschieben sich die Slave-Cursors zusammen mit dem Master-Cursor in einem definierten Abstand. In Verbindung mit der „Peaksuche“-Funktion können Extreme und ihre relativen Abstände (in Zeit oder Frequenz) so einfach verfolgt und in der Legende des Charts angezeigt werden.

Beispiel

Chartcursors auf einem Spektrum

2D Charts bieten spezielle Cursors für die Analyse spektraler Daten. Der harmonische Cursor zeigt Slave-Cursors an den Frequenzstellen der 1., 2., 3., … Harmonischen ausgehend von der Frequenz des Master-Cursors. Der Seitenbandcursor hingegen zeigt Slave-Cursors mit identischem Abstand links und rechts vom Master-Cursor.

Beispiel

Tachowerkzeug

Das Tachowerkzeug dient dazu, Drehzahlwerte aus einem Tachosignal oder einer Sinuswelle zu extrahieren. Das Werkzeug arbeitet in Echtzeit und kann während der Messung eingesetzt werden, um Drehzahlwerte in Echtzeit zu ermitteln. Die Zusatzfunktionen „Tacho Spline-Fit“ und „Drehzahlextraktor“ sind Teil des m+p Analyzer Softwarepaketes “Drehschwingungsanalyse” und ermöglichen komplexere Verfahren wie das Glätten des extrahierten Drehzahlsignals und das Ermitteln der Drehzahlen aus Schwingungsdaten. Im nachfolgenden animierten Beispiel zeigen wir das Basistachowerkzeug, das zum 2D Chart gehört. Nehmen wir an, dass ein Sinussweep von 20 bis 100 Hz aufgezeichnet wurde. Wir konfigurieren das Tachowerkzeug zur Anzeige der Drehgeschwindigkeit, im Falle unseres Sinussweeps erhalten wir eine Drehzahl von 1200 bis 6000 Umdrehungen pro Minute. Das Ergebnis lässt sich entweder als Cursor auf den Originaldaten darstellen oder als ein neues Signal „Drehzahl über der Zeit“. In unserem Beispiel verwenden wir einen Sinussweep, ebenso können auch die für Messungen mit einem Tachometer typischen reckteckigen Pulsfolgen verwendet werden.

Beispiel

Referenzlinien

Um zuvor erfasste Daten mit den aktuellen Messwerten in Echtzeit zu vergleichen, können Referenzlinien in dem 2D-Chart überlagert werden. Mit dieser Funktion lassen sich aber nicht nur aufgezeichnete Messungen als Referenz darstellen, sondern zum Beispiel auch obere und untere Grenzen beim Messen von Zeitsignalen wie Kräften anzeigen. Die folgende animierte Grafik veranschaulicht, wie ein zuvor erfasstes Spektrum als Referenzlinie definiert und mehrere Impulsantwortmessungen durchgeführt werden, die dann visuell mit der Referenzantwort verglichen werden. Kleiner Tipp: Sie können Referenzlinien schnell hinzufügen, indem Sie beim Drag&Drop einer Messung in das Chart die „Alt“-Taste gedrückt halten.

Beispiel

 

 

Ausgabe 3: 2D Charts - Datenbearbeitung

In den beiden letzten Folgen unserer Reihe „m+p Analyzer Grundlagen“ haben wir Basisfunktionen von 2D Charts wie Formatieren und Positionieren und erweiterte Funktionen wie unterschiedliche Cursortypen und Referenzlinien vorgestellt. Heute beschäftigen wir uns mit der Datenbearbeitung. Der m+p Analyzer bietet zahlreiche Werkzeuge zur Datenbearbeitung u.a. in den Softwarepaketen “Modalanalyse”, “Drehschwingungs­analyse”, “Schallanalyse”. Einfache Analysefunktionen sind bereits Bestandteil der 2D Charts, die mit der Standardlizenz allen Kunden zur Verfügung stehen.

Online-Berechnungen

Das 2D Chart kann konfiguriert werden, um grundlegende Berechnungen an den aktuell angezeigten Daten durchzuführen. Dazu gehören Integration und Differentation im Zeit- und Frequenzbereich, Oktavspektren mit A-, B-, C- Gewichtung, Orbitplots und viele mehr. Alle Berechnungen können in beliebiger Reihenfolge aneinandergereiht und während der Messung durchgeführt werden. Die folgende Animation zeigt, wie Beschleunigungsdaten während des Messlaufs zu Geschwindigkeit und Weg integriert werden.

Beispiel

Anwendungsbeispiel: Orbitplot eines Lagers

Für dieses Anwendungsbeispiel verwenden wir einen Demonstrator zur Drehschwingungsanalyse, z.B. für Auswuchten oder Orbitanalyse.

Am linken Lager haben wir zwei Beschleunigungsaufnehmer angebracht, mit denen Schwingungen in x- und y-Richtungen gemessen werden. Im Chart können wir diese Beschleunigungen nun zweimal ingegrieren, um den Weg zu ermitteln und einen Orbitplot zu erstellen. Dieser zeigt uns die Bewegung des Lagers in der x-y-Ebene beim Runterlauf des Demonstrators.

Erstellen des Charts

Bei einer echten Anwendung interessiert man sich normalerweise auch für Zeitverläufe und Frequenzen. In diesem Fall erstellen wir unterschiedliche Charts mit den gewünschten Darstellungen. Die folgende Animation zeigt eine typische Konfiguration und die Verwendung der Layoutfunktion zum Exportieren und Importieren des erstellten Layouts.

Beispiellayout

 

Ausgabe 4: 3D Charts – Online-Waterfall- und Colormap-Charts

Der m+p Analyzer bietet vier Charttypen, die spezielle Anforderungen an die Datenanalyse abdecken: 2D Single-Chart, 2D Multi-Chart, 3D Waterfall-Chart und Colormap. In dieser Ausgabe betrachten wir das 3D Chart und seine Onlineanzeigen.

Grundlegende 3D Chartanzeigen

Das 3D Chart zeigt Kurven in einer dritten Dimension wie Zeit, Frequenz oder Drehzahl an. Es können bspw. Zeitverläufe, Spektren, FRFs, Leistungsdichtespektren und viele andere Kurvenformen dargestellt werden. Wie bei den 2D Charts lassen sich das Format und die Eigenschaften des 3D Charts einfach bearbeiten und als Template speichern; siehe hierzu auch Ausgabe 1: Grundlagen der 2D-Charts. Die folgende Animation zeigt unterschiedliche Darstellungsarten: Mehrere Spektren werden aufgezeichnet und während der Messung in dem Waterfall-Chart angezeigt. Durch einen Doppelklick in das Chart kann der Nutzer jederzeit zwischen einer Waterfall- und einer Colormap-Darstellung wechseln. In diesem Fall haben wir das Waterfall-Chart mit einer schattierten Oberfläche konfiguriert, andere Varianten sind möglich.

Beispiel

Beispiel: Mit Cursors in der Colormap eine Ordnung extrahieren

Für das folgende Beispiel haben wir Beschleunigungsdaten einer rotierenden Maschine beim Hochfahren aufgezeichnet. Dazu haben wir den m+p Analyzer (DSA-Pro Lizenz) und ein m+p VibPIlot Messfrontend eingesetzt. Zusätzlich zur Beschleunigung am Lager haben wir die Drehzahl der Maschine aufgezeichnet. Die Messung wurde so konfiguriert, dass die 14,25 s Zeitdaten automatisch in 57 Blöcke von 250 ms Länge aufgeteilt werden. Für jeden Block wird mittels eines FFT-Algorithmus und eines Hanning-Fensters ein Spektrum berechnet. Eine Colormap zeigt die Spektren über der Zeit. Da wir auch die Drehzahl der Maschine aufgezeichnet haben, ordnet der m+p Analyzer jedem Spektrum automatisch die durchschnittliche Drehzahl während der Erfassung zu. So können wir leicht eine Colormap mit der Drehzahl über der Frequenz erzeugen, in der die Drehfrequenz der Maschine und ihre Harmonischen (d.h. die Ordnungen) klar ersichtlich sind. Beispielhaft wird ein Cursor eingesetzt, um die Amplituden der 1. Ordnung über der Drehgeschwindigkeit zu extrahieren.

Beispiel

Dieses Beispiel zeigt einen einfachen und schnellen Weg, wie man mit dem m+p Analyzer eine rotierende Maschine analysieren kann. Für umfassende und komplexe Drehschwingungsanalysen kann das Softwaremodul “Rotate“ lizenziert werden. Damit stehen umfangreiche Werkzeuge zur Erfassung von Tachosignalen, zur drehzahl- und zeitbasierten Erstellung von Colormaps und zum Order Tracking zur Verfügung. Sprechen Sie uns an, wenn Sie weitere Informationen zum m+p Analyzer und seiner Funktionalität zur Drehschwingungsanalyse wünschen.

 

Ausgabe 5: der Projekt-Browser

Der Projekt-Browser ist das Herz unseres m+p Analyzer, wenn es um die Verwaltung von Projekten, Messdaten und Ergebnissen geht. In dieser Folge der Serie m+p Analyzer Grundlagen zeigen wir Ihnen eine Menge Tipps und Tricks, wie Sie den Projekt-Browser optimal nutzen und Ihre Arbeit in kürzerer Zeit erledigen können!

Grundlagen: 2-Fenster-Layout des Projekt-Browsers

Abbildung 1 zeigt das 2-Fenster-Layout des Projekt-Browsers: Standardmäßig ist der "Measurement"-Tab eingestellt, und die linke Seite enthält einen Baum mit verschiedenen Projekten und ihren Workspaces. Das rechte Fenster zeigt die enthaltenen Messungen mit den zugehörigen Metadaten. Durch Umschalten des Tabs oben werden alle verfügbaren Geometrien, Testdefinitionen, Layouts oder der Papierkorb für das aktuelle (aktive) Projekt angezeigt.

Beispiel

Beachten Sie bitte: Das rechte Fenster zeigt immer alle Messungen *unterhalb* des Eintrags, der im linken Fenster gewählt wurde. Wenn z. B. 'Project 1.sop5' gewählt wird, werden die Messungen von allen Workspaces darunter ('Workspace 1' und 'Workspace 2') auf der rechten Seite angezeigt – drei in diesem Fall. Wird aber ein Workspace gewählt, werden nur die Messungen dieses Workspaces angezeigt, also zwei Messungen für 'Workspace 1' und eine Messung für 'Workspace 2'.

Grundlagen: den Projekt-Browser individuell anpassen

Position ändern: Standardmäßig befindet sich der Projekt-Browser unten am Bildschirm, er kann aber an den oberen, linken oder rechten Rand verschoben werden.

Beispiel

Automatisches Ausblenden während einer Messung: Beim Messen wird der Projekt-Browser oft nicht gebraucht, er kann daher automatisch ausgeblendet werden, sobald die Messung beginnt.

Beispiel

Spalten individuell anpassen: Die Spaltenüberschriften im rechten Fenster können Sie nach Ihren Wünschen ändern. Dazu mit Rechtsklick eine beliebige Spaltenüberschrift auswählen und dann auf 'Select Columns...' gehen. Eine Liste mit allen für dieses Projekt verfügbaren Eigenschaften und Metadaten wird angezeigt, diese können beliebig umbenannt und als Überschrift genommen werden. (Erfahren Sie mehr über die Eigenschaften und Metadaten von Messungen in der nächsten Newsletter-Folge.)

Beispiel

Messungen organisieren: Gruppieren und Filtern

Für umfangreichere Messungen bieten sich die Gruppier- und Filteroptionen an. Die Gruppierfunktion befindet sich im linken Fenster und gilt für alle Workspaces: Innerhalb eines Workspaces können die Messungen z. B. nach Funktion (Spektrum, Zeitverlauf, FRF, Leistungsdichtespektrum, usw.), Antwort oder Referenzkanal, Messzeit oder einfach ihren Namen angeordnet werden.

Beispiel

Gefiltert wird im rechten Fenster: Für jede Spalte kann ein Filter aktiviert werden, um die Anzahl der angezeigten Messungen zu verringern. Durch Rechtsklick auf eine Spaltenüberschrift und anschließendes Anklicken von 'Filtering' erscheint ein Menü mit automatisch erstellten Filtern und einem freien Feld, das wie ein Suchfeld in Windows funktioniert. Wie im Beispiel gezeigt, kann man alle Messungen, deren 'Name'-Feld ein großes 'S' enthält, durch *S* herausfiltern. Ähnlich könnte man alle Messungen, die zu einer bestimmten Zeit durchgeführt wurden, durch Setzen eines Filters wie z. B. '*-12-25' in der Spalte 'Measurement Time' auswählen, damit nur die Messungen vom 1. Weihnachtstag angezeigt werden.

Beispiel

Einige allgemeine Bemerkungen:

  • Die Gruppierfunktion gilt für Workspaces – für jedes Workspace kann eine andere Gruppierung definiert werden.
  • Die Gruppierung kann auf alle Workspaces erweitert werden – durch Rechtsklick auf das Projekt wird die Gruppierung allen Workspaces des betreffenden Projekts zugewiesen.
  • Filter gelten Workspace-übergreifend – sobald ein Filter gesetzt ist, wird das gefilterte Ergebnis angezeigt, auch bei Wechsel des Workspaces.
  • Filter lassen sich kombinieren – dazu Filter in mehreren Spalten festlegen.
  • Die Gruppier- und die Filterfunktion können kombiniert und gleichzeitig genutzt werden.