فهم الضوضاء الكهربائية الاحتكاكية

التعريف: ما هو الضوضاء الكهربائية الاحتكاكية؟

الضوضاء الكهربائية الاحتكاكية هو شكل من أشكال التداخل الكهربائي الذي يمكن أن يلوث إشارات الاهتزاز، وخاصة تلك الصادرة عن الكهرباء الضغطية accelerometersهي إشارة ضوضاء منخفضة التردد تُولّد عند تعرض كابل المستشعر لحركة ميكانيكية، كالانحناء أو الانثناء أو الاصطدام. لا ترتبط هذه الضوضاء بالاهتزاز الفعلي للجهاز المراد قياسه، وبالتالي قد تؤدي إلى أخطاء قياس كبيرة إذا لم يتم التحكم فيها بشكل صحيح.

السبب: تأثير الاحتكاك الكهربائي

يتم توليد الضوضاء بواسطة تأثير الاحتكاك الكهربائيظاهرة تولد فيها شحنة ساكنة عند تلامس مادتين مختلفتين ثم فصلهما. يتكون كابل مقياس التسارع المحوري النموذجي من موصل مركزي، وطبقة عازلة، ودرع خارجي.

عند ثني الكابل، يحتك العازل والدرع الخارجي ببعضهما البعض، مما يُولّد شحنة ساكنة صغيرة. تُولّد هذه الشحنة جهدًا يلتقطه مُضخّم عالي الحساسية مُتصل بمستشعر كهرضغطي. والنتيجة هي "هدير" منخفض التردد أو ارتفاع مفاجئ في الجهد في إشارة الاهتزاز، لا علاقة له باهتزاز الآلة.

خصائص الضوضاء الكهربائية الاحتكاكية

• التردد المنخفض: الضوضاء هي في الغالب ظاهرة منخفضة التردد، تحدث عادة تحت 10 هرتز.
• المسامير الزائفة: غالبًا ما يظهر على شكل طفرات عشوائية عالية السعة في شكل موجة الوقت.
• طيف "منحدرات التزلج": في FFT spectrumيمكن أن يساهم ذلك في إحداث تأثير "منحدر التزلج"، حيث تكون أرضية الضوضاء مرتفعة للغاية عند الطرف المنخفض التردد من الطيف ثم تنخفض.
• غير قابلة للتكرار: الضوضاء ليست متزامنة مع دوران الماكينة وليست قابلة للتكرار بين القياسات.

لماذا تعتبر مشكلة؟

يمكن للضوضاء الكهربائية الاحتكاكية أن تحجب إشارات الاهتزاز الحقيقية منخفضة التردد الصادرة عن الآلة. تُمثل هذه مشكلة كبيرة عند تحليل الآلات بطيئة السرعة، حيث توجد معلومات تشخيصية مهمة (مثل عدم التوازن واختلال المحاذاة عند سرعة دوران 1x في الدقيقة) عند هذه الترددات المنخفضة. قد تُخفي الضوضاء هذه الإشارات الحقيقية أو تُخطئ في فهمها، مما يؤدي إلى تشخيص خاطئ.

كيفية منع الضوضاء الكهربائية الاحتكاكية

يتم منع الضوضاء الكهربائية الاحتكاكية من خلال اختيار الكابل المناسب وتقنيات التثبيت:

1. استخدم كابل عالي الجودة ومنخفض الضوضاء: يقدم مصنعو أجهزة الاستشعار ذوو السمعة الطيبة كابلات "منخفضة الضوضاء". تتميز هذه الكابلات بطبقة جرافيت موصلة خاصة بين العازل والدرع الخارجي. تعمل هذه الطبقة كمصرف، مما يمنع تراكم الشحنات الساكنة ويقلل بشكل كبير من تأثير الاحتكاك الكهربائي.
2. تأمين الكابل: هذه هي الخطوة العملية الأهم. يجب تثبيت الكابل بإحكام أو لصقه على سطح الآلة بالقرب من المستشعر قدر الإمكان. هذا يضمن اهتزاز الكابل مع الآلة بدلاً من انثناءه وتحركه بشكل مستقل. أي حلقات مفكوكة أو أجزاء متدلية من الكابل تُعدّ مصادر رئيسية للضوضاء.
3. تجنب اصطدامات الكابلات: تأكد من توجيه الكابل بعيدًا عن أي مصادر للصدمات أو الاهتزاز، مثل الأعمدة الدوارة أو أجزاء الماكينة المتحركة الأخرى.
4. التأريض السليم: على الرغم من عدم ارتباطها بشكل مباشر بتأثير الاحتكاك الكهربائي، فإن التأكد من أن المستشعر والكابلات مؤرضة بشكل صحيح وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة أمر ضروري لمنع أشكال أخرى من الضوضاء الكهربائية، مثل حلقات الأرض.

من خلال استخدام النوع الصحيح من الكابل، والأهم من ذلك، التأكد من تأمينه بشكل صحيح، يمكن القضاء على تأثيرات الضوضاء الكهربائية الاحتكاكية بشكل كامل تقريبًا، مما يؤدي إلى الحصول على بيانات اهتزاز منخفضة التردد أنظف وأكثر موثوقية.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي