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Einstieg zum Accelerometer

Was ist Vibration?

Grundlagen der Vibration 1

Drei verschiedene Arten Vibration zu beschreiben

Im Folgenden werden wir die sinusförmige Schwingung genauer untersuchen. Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten, die Vibration zu beschreiben und zu quantifizieren: Schwingweg, Geschwindigkeit und Beschleunigung.

Schwingweg (Displacement)

Die über die Zeitachse generierte Kurve wird als Sinus bezeichnet, wobei

D = Amplitude   

    = grösster Ausschlag

       (positiv oder negativ)

T = Periode
   = Zeit für einen kompletten Zyklus

f  = Frequenz  f = 1/T   
   = Anzahl Schwingungen pro Sekunde

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Vibration

Man sagt ein Körper vibriert, wenn er als Ganzes oder Teile davon um eine Ruheposition schwingen.

Für den Moment betrachten wir nur Schwingungen die periodisch (oder zyklisch) sind.

Die Anzahl der Schwingungen (Zyklen), die während 1 Sekunde ausgeführt werden, heisst Frequenz.

Die Dimension der Frequenz nennt man  Hertz [Hz].

1 Hz ist gleich 1/sec (oder 1 Schwingung pro Sekunde).

Wenn eine oszillierende Bewegung aus einer einzigen Komponente mit einer festen Frequenz besteht (wie zu Beispiel bei einer Stimmgabel), dann spricht man von einer harmonischen oder sinusförmigen Schwingung.

Die Vibrationen einer reellen Maschine sind normalerweise viel komplexer und bestehen aus mehreren Komponenten, die gleichzeitig auftreten.

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Geschwindigkeit (Schwinggeschwindigkeit)

Die Schwinggeschwindigkeit ist eine weitere Art zur Beschreibung der Schwingung.

Die Schwinggeschwindigkeit ist auch eine Sinusfunktion. Sie eilt jedoch dem Schwingweg um die Phasenverschiebung voraus*.

Die Phasenverschiebung beträgt 1/4 einer Periode.

Man sagt auch der Phasenwinkel ist = 90°

(die ganze Periode entspricht 360°)

 

V = Geschwindigkeits-Amplitude
Frequenz f = 1 / T

*) Man spricht von voreilen und nacheilen

De_Velocity.png

Anmerkung: Der Masstab der Geschwindigkeit wurde so gewählt, dass die beiden Amplituden gleich gross erscheinen.

 

Beschleunigung

Eine dritte Möglichkeit zur Beschreibung der Vibration ist die Beschleunigung

Die Beschleunigung ist sinusförmig wie der Schwingweg. Sie zeigt jedoch genau in die entgegen gesetzte Richtung.

Wir können auch sagen:

Die Beschleunigung eilt dem Schwing-weg um eine halbe Periode voraus.

Der Phasenwinkel beträgt 180°

A = Beschleunigungs-Amplitude

Frequenz f = 1/T

De_Acceleration.png

Anmerkung: Der Masstab der Beschleunigung wurde so gewählt, dass die beiden Amplituden gleich gross erscheinen.