فهم مقاييس تسارع القص
التعريف: ما هو مقياس تسارع القص؟
مقياس تسارع القص (يُسمى أيضًا مقياس تسارع وضع القص) هو نوع من مقياس التسارع الكهروضغطي حيث تطبق الكتلة الزلزالية الداخلية إجهاد القص (بدلاً من الإجهاد الانضغاطي) على عناصر البلورة الكهرضغطية عندما تسريع يحدث. يوفر تكوين وضع القص هذا عزلًا ممتازًا لإجهاد القاعدة (مناعة ضد تشوه سطح التركيب)، واستجابة حرارية أفضل للتحولات، وحساسية أقل لتغيرات عزم التركيب مقارنةً بتصميمات وضع الضغط، مما يجعل مقاييس تسارع القص الخيار الأمثل للحالات الحرجة. اهتزاز القياسات التي تتطلب أعلى مستوى من الدقة والاستقرار.
على الرغم من أن أجهزة استشعار وضع القص أكثر تكلفة من أجهزة قياس التسارع القياسية في وضع الضغط، فإنها تستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الدقة، ومعايير المرجع، وأنظمة المراقبة الدائمة، وأي موقف حيث تبرر جودة القياس التكلفة الإضافية.
مبدأ البناء والتشغيل
التصميم الداخلي
- مركز البريد: مسمار التثبيت الصلب من خلال مركز المستشعر
- الكتلة الزلزالية: حلقة أو أسطوانة حول العمود المركزي
- عناصر بيزو: بلورات مترابطة بين الكتلة والعمود المركزي
- التحميل المسبق: كتلة محملة مسبقًا ضد البلورات
- تكوين القص: يسبب التسارع إجهادًا مماسيًا (قصًا) على البلورات
كيف يعمل وضع القص
- الإسكان يتسارع مع الاهتزاز
- الكتلة الزلزالية تقاوم التسارع (F = m × a)
- تحاول الكتلة الانزلاق بشكل مماسي بالنسبة للعمود المركزي
- يخلق إجهاد قص في العناصر الكهرضغطية
- يولد الإجهاد القصي شحنة كهربائية
- الشحنة تتناسب مع التسارع
المزايا مقارنة بوضع الضغط
عزل الإجهاد الأساسي
الميزة الأساسية:
- لا يؤثر انحناء سطح التركيب على إجهاد البلورة بشكل مباشر
- عناصر القص المعزولة من الإجهاد الأساسي
- يمكن تركيبه على الهياكل الرقيقة والمرنة دون أخطاء
- يُظهر وضع الضغط إشارات خاطئة من الضغط الأساسي
- مهم للقياسات على الصفائح المعدنية والأغلفة خفيفة الوزن
المناعة الحرارية العابرة
- رفض أفضل للتغيرات في درجات الحرارة
- تأثير حراري كهربائي أقل (شحنة من تغير درجة الحرارة)
- نقطة الصفر أكثر استقرارا
- مهم للقياسات مع اختلافات درجة الحرارة
عدم حساسية عزم الدوران أثناء التركيب
- الأداء أقل تأثرًا بتغيرات عزم الدوران
- التثبيت أكثر قابلية للتكرار
- هناك حاجة إلى التحكم في عزم الدوران بشكل أقل أهمية
استقرار أفضل
- انخفاض الانجراف بمرور الوقت
- معايرة أكثر استقرارا
- مفضل للمرجع والقياس
التطبيقات
المعايير المرجعية
- أجهزة استشعار مرجعية للمعايرة
- مختبرات القياس والمقاييس
- ماجستير المعايرة المتتالية
- أعلى دقة مطلوبة
مراقبة الآلات الحرجة
- مراقبة دائمة للمعدات عالية القيمة
- محطات الطاقة النووية
- الآلات التوربينية الكبيرة
- حيث الموثوقية والدقة في غاية الأهمية
قياسات دقيقة
- اختبار النماذج والديناميكيات الهيكلية
- البحث والتطوير
- اختبار القبول
- قياسات التحقق التعاقدية
مواقف التركيب الصعبة
- هياكل الصفائح المعدنية الرقيقة
- أغطية الآلات خفيفة الوزن
- أسطح التركيب المرنة
- حيث يؤثر الضغط الأساسي على أجهزة استشعار الضغط
خصائص الأداء
نطاق التردد
- مشابهة لمقاييس التسارع المضغوطة
- التردد المنخفض: 0.5-5 هرتز حسب التصميم
- التردد العالي: إلى الرنين (20-70 كيلو هرتز حسب الحجم)
- نطاق الاستخدام واسع جدًا
نطاق السعة
- عادة ±50 جرام إلى ±500 جرام
- مشابهة لتصاميم الضغط
- إصدارات متخصصة للمستويات الأعلى أو الأدنى
أداء درجة الحرارة
- المعيار: من -50 إلى +120 درجة مئوية
- الإصدارات ذات درجة الحرارة العالية: حتى 175 درجة مئوية
- استقرار حراري أفضل من الضغط
- انخفاض التحول الصفري مع درجة الحرارة
اعتبارات التكلفة
تكلفة أعلى
- عادةً ما تكون تكلفة مقاييس التسارع المضغوطة 2-4 أضعاف
- تصنيع أكثر تعقيدًا
- مطلوب تحمّلات أكثر صرامة
- مواد وعمليات ممتازة
تبرير التكلفة
- التطبيقات الحرجة حيث الدقة ضرورية
- مواقف التركيب الصعبة
- المعايير المرجعية والمعايرة
- التركيبات الدائمة طويلة الأمد
- عندما تكون أخطاء القياس مكلفة
معايير الاختيار
اختر وضع القص عندما:
- التركيب على الهياكل الرقيقة أو المرنة
- التغيرات في درجات الحرارة المتوقعة
- أعلى دقة مطلوبة
- تطبيق مرجعي أو معايرة
- التثبيت الدائم طويل الأمد مع أهمية الاستقرار
وضع الضغط مناسب عندما:
- المراقبة الصناعية الروتينية
- أسطح التركيب الصلبة
- القيود الميزانية
- دقة قياسية كافية
- القياسات المؤقتة
الشركات المصنعة والنماذج
- تقدم معظم الشركات المصنعة لمقياس التسارع تصميمات قص
- غالبًا ما يتم تصنيفها على أنها نماذج "متميزة" أو "دقيقة"
- مقاييس التسارع الصناعية: العديد منها في وضع القص
- تتوفر إصدارات IEPE ووضع الشحن
تُمثل مقاييس تسارع القصّ الفئة الأرقى من مستشعرات الاهتزاز الكهروضغطية، حيث تُقدم رفضًا فائقًا للإجهاد الأساسي، واستقرارًا حراريًا، ودقة قياس مُقارنةً بتصميمات الضغط. ورغم أن حدود تكلفتها العالية تُستخدم في التطبيقات الحرجة، إلا أن مستشعرات وضع القصّ تُعدّ الخيار الأمثل عندما تكون جودة القياس بالغة الأهمية، أو ظروف التركيب صعبة، أو الاستقرار طويل الأمد ضروريًا.
 
									 
									 
									 
									 
									 
									