宏集案例 | 用HK-MSR165微型振动冲击记录仪记录动态机械应力，帮助优化设备、工件和生产

一、概述

作为一款只有拇指般大小的微型设备，HK-MSR165数据记录仪广泛应用在与物理、电气测量技术有关的诸多领域内，并能够记录如三轴加速度、气压、湿度、温度、光照强度以及多种电压值。下面将介绍HK-MSR165数据记录仪的应用案例，证明这种微型数据测量与记录设备强大的功能与实用性。

背景

费森尤斯（Fresenius）医疗公司所研制的腹膜透析系统，可以以极其温和的方式为患者做血液净化。按照相关法规，这些高度复杂的电子医疗设备需要的特殊塑料阀门必须在洁净室内进行研制和安装。在进行安装工作的生产设备上，这些阀门被运送到由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）固体材料加工而成的工件载体上。然而，由于机械应力的长期存在，工件载体出现磨损迹象，因此，有必要开发一种全新的、更耐用的设计。

精确记录动态机械应力

首先，新样式工件载体的研发是基于一系列广泛测量后，由Saarland大学高分子材料系的一名学生Daniel Klein在其学士论文中提出。最初是将工厂车间数据和荷载测量作为对现有解决方案进行分析和评估的基础，通过有限元法（FEM）将这些数据进行评估并转换成为拉伸应力。这提供了当前工件载体在操作过程中的适用性信息，因此为开发一系列更优化的解决方案提供了基础数据。在这种情况下，测量工件载体所承受的动态机械应力至关重要。在一系列测量过程中，将瑞士制作生产的HK-MSR165数据记录仪用螺丝固定在工件载体上（如下图所示），并与包含阀门的其他工件载体一样，投入到机器的实际生产周期中。

加速度数据采样率可达1600Hz

HK-MSR165记录仪实际是一个数据采集/存储系统，能够独立地进行长期运行，并将采集的数据记录在微型SD存储卡上。当前型号配备了一个高分辨率、高灵敏度的三轴加速度传感器。凭借着小巧的尺寸（39 x 23 x 72毫米， 重约64 g）和记录三轴加速度的功能，使得该记录仪能够充分满足费森尤斯医疗公司的应用需求。

这些传感器技术全部集成到一个电镀、防水的铝合金外壳内。最终，这款强大的记录仪能够实现每秒记录高达1600个加速度（冲击、振动）数据测量，并具备13位分辨率。同时还可以记录温度、湿度、压力和光照强度等数据。记录仪内置存储器能够存储超过200万个测量值，足够测量超过10000次冲击。如果您有更大容量的存储需求，采用选购的微型SD卡 (≥4 GB)，可将记录仪的内存容量扩展到10亿个测量值。HK-MSR165满足很多工程师测试频率超过1 kHz的冲击测量领域的要求，最大可测量加速度的范围达+ / -15g，这是用户最常需求的测量范围。

由于g分析通常需要了解“冲击事件”的历史信息，该记录仪甚至可以在事件发生之前记录32个测量值。因此，用户不仅知道发生了振动冲击事件，而且还能确定振动冲击在三个轴上的具体变化发展轨迹。

由于记录仪内置900 mAh锂聚合物电池，在合适的测量频率下，HK-MSR165记录仪可连续进行长达6个月的加速度监测任务。

揭示：磨损源于冲击加速度

由于塑料部件的张力相关设计原则上独立于应力的性质和持续时间，在这种情况下研究工件载体时使用记录仪分析最大（冲击）荷载就足够了。这样，在一系列测量过程中就可以识别工件载体在加工机器中的加速度趋势。

这里测得的加速度数据集中在+/-2g范围内（如下图所示）。振动和冲击这些之前被相机镜头忽视的信息，现在通过HK-MSR165记录仪能够准确检测到。最终凭借着HK-MSR数据记录仪促进操作过程中动态负载的精确量化。从现在起，这些问题是可以避免的，例如由磨损现象导致的维修工作在未来可通过对新的工件载体进行优化设计来实现改进。

HK-MSR165数据记录仪可记录一系列的物理量参数，其中就包括加速度的测量，且在三轴上可实现高达1600Hz的采样率。在此次的案例中，这样一款只有拇指般大小的数据记录仪被安装在工件载体上，用来测试后者在生产机械工作运行中所承受的机械应力。

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