Yükləmə Gücləndiricisini Başa Düşmək
A şarj gücləndiricisi kiçik, yüksək-empedans yükləmə çıxışını — pikokulonlarla (pC) ölçülən — yükləmə rejimdən az impedans gərginliyə çevirən elektron siqnal-şərtləndirmə cihazıdır piezoelektrik akselerometr kabel çəkmə və ölçmə alətləri tərəfindən işlənmə üçün uyğundur. Mahiyyət etibarilə, bu bir dəqiq yükləmə-gərginlik çeviricidir və gücləndiricisi, və o, yükləmə rejimdə hiss etməyi praktiki edən elementdir. Yükləmə rejimdə sensorlar quraşdırılmış elektronika daşımırlar, buna görə də daxili elektronikası olmayan IEPE akselerometr sadəcə sıradan çıxacağı aşırı temperaturlarda və sərt ətraf mühitdə sağ qalırlar.
Yükləmə gücləndiricilər rutin sənaye monitorinqində bir zamanlar olduğu qədər yaygın deyil — öz-özünə daxil olan IEPE sensoru demək olar ki, hər yerdə onları əvəz etdi — lakin sensorun elektronikası sağ qala bilməz: təxminən 175 °C yuxarısında, nüvə radiasiya sahələrində, və bəzi daxili olaraq təhlükəsiz quraşdırmalar. Yükləmə gücləndiricisinin necə işlədiyi barədə başa düşmək buna görə də yüksək temperaturlu vibrasiya monitorinq və köhnə ölçmə sistemlərini işlətməkdə mühümdür.
1. İşləmə Prinsipi
Yükləmə-gərginlik çevirməsi
Piezoelektrik kristal elektrik yükü yaradır Q mütənasib olan sürətlənmə hiss etdiyi qədər. Bu yükləmə xüsusi aşağı-səs kabelinin aşağısı gücləndiriciyə gedir, burada operasional gücləndiricisi onu geri əlaqə kondensatoruna inteqrasiya edir. Çıxış gərginliyi şəkildə sadədir:
V = Q / Cfeedback
Geri əlaqə kondensatoru — kabel deyil — qazancı təyin etdiyinə görə, nəticə təmiz, aşağı-empedans gərginlik, tipik olaraq tam miqyasda ±10 V, uzun kabel qaçışlarını idarə edə biləcək və sadaqəti itirmədən.
Əsas dövrə xüsusiyyətləri
- Çox yüksək giriş empedansı (10-dan böyük12 Ω) belə ki, dəyərli yük ölçülmədən əvvəl itmir.
- Əks əlaqə kondensatoru qazanc və buna görə sistem həssaslıq.
- Əks əlaqə rezistoru aşağı tezlik düşüşünü (yüksək keçid küncünü) təyin edir.
- Aşağı şum dizaynı, giriş siqnalı çox zəif olduğu üçün kritikdir.
- Çox sayda qazanc parametri belə ki, bir gücləndirici müxtəlif həssaslıqları olan sensorları xidmət edə bilər.
2. Yük rejimi sistemini nə üçün seçməli
Yük gücləndirici əlavə aparatını qəbul etməyin bütün səbəbi, onu təmin edən sensorun qabiliyyətidir:
- Ekstrem temperatur: charge-mode sensors run to 650 °C, and some to 1000 °C, because there are no semiconductors inside to cook. This is indispensable for exhaust systems, furnaces, kilns and engine-test work — an IEPE sensor is capped near 175 °C.
- Radiasiya müqaviməti: with no active electronics in the sensor head, charge-mode devices suit nuclear environments where IEPE electronics would be destroyed.
- Kabel dəyişkənliyi: qazanc tələ kondensatorundan asılı olduğu üçün, kabel uzunluğunu həddlər daxilində dəyişə bilər - quraşdırma zamanı yenidən kalibrləşdirmə olmadan, quruluşun quruluşundan istifadə edərkən faydalı çeviklərdir.
3. Dezavantajlar və praktik çətinliklər
Bu üstünlüklər həqiqi bir qiymətə malikdir, buna görə yük rejimi indi mütəxəssis seçimidir:
- Sistem mürəkkəbliyi: ayrı xarici gücləndirici xərc, ölçü və əlavə nasazlıq nöqtəsi əlavə edir, və quraşdırma təklif-və-oyna IEPE zəncirindən daha çox iştirak tələb edir.
- Kabel tələbləri: sistem xüsusi az-səs kabelə ehtiyac duyur, çünki adi kabellərin hərəkəti triboelektrik effektvasitəsi ilə saxta yükü generasiya edə bilər. Kabel əyilməsini dayandırmaq üçün sıxılaşdırılmalı, standart koaksialdan daha bahalı və ümumiyyətlə təxminən 100 m ilə məhdudlaşdırılır.
- Rütubətə həssaslıq: dizaynın əsaslandığı çox yüksək empedans da izolyasiya müqavimətinin azalmasına qarşı həssasdır. Rütubət daxil olması siqnal yaylanması və səs səviyyəsi artımına səbəb olur, buna görə də yaxşı möhürlənmə və kabel vəziyyəti vacibdir.
4. Yükləmə Rejiminin Nə Vaxt İstifadə Ediləcəyi — və Nə Vaxt Deyil
Həqiqətən lazımdır
- Yüksək temperatura: 175 °C dən yuxarı — tüpürüm sistemləri, sobalar, pişirmə qurğuları, mühərrik tənzimləməsi.
- Nüvə mühitləri: sensor elektronikası tərəfindən dəstəklənən səviyyələrin üstündə radiasiya səviyyələri.
- Partlayıcı atmosfer: intrinsically safe sensors with no active electronics in the head.
- Araşdırma: yükləmə rejimi xarakteristikalarından asılı olan ixtisaslaşdırılmış tənzimləmə.
Better avoided
- Standart sənaye vəziyyətin monitorinqi — bunun əvəzinə IEPE istifadə edin.
- Elektrik cəhətdən fəal zavod vasitəsi ilə uzun kabel trasirlərə.
- Bütçə məhdud layihələr, çünki yükləmə gücləndiriciləri baha olur.
- Rutin marşrut əsaslı işlər, burada əlavə mürəkkəblik əsaslanmır.
5. Xüsusiyyətlər, Quraşdırma və Kalibrasiya
Tipik yükləmə gücləndirici tənzimlənə bilən təklif edir gain/sensitivity — ümumiyyətlə təxminən 0,1 ilə 1000 mV/pC arasında, buna görə də eyni vahid bir çox sensorlara xidmət edə bilər, şərti ki, istifadə olunanlar üçün kalibrasiya olunmuşdur — artı tezlik-cavab nəzarəti tənzimləkli yüksək keçid küncü vasitəsilə (tez-tez 0,1–10 Hz), aşağı keçid anti-aliasing filtri, və bəzən daxilə qurulmuş inteqrasiya or fərqləndirmə sürət və ya yerdəyişməni təmin etmək üçün. Onun aşağı empedanslı çıxışı uzun kabelləri idarə edir — adətən ±10 V — və birdən çox alətə qidalandıra bilər.
Konfiqurasiyon açıq bir ardıcıllığı izləyir: sensoru düzgün aşağı-şumlu kabellə bağlayın; qazanc sensorun yük həssaslığına uyğun qoyun; yüksək keçid və aşağı keçid küncülərini tətbiq üçün təyin edin; çıxışı analizatora yönləndirin; və nəhayət, bütün zənciri bilinen bir həyəcanla son-sona yoxlayın. Həmin yoxlama adətən titrəyim masasında, əl ilə daşınan portativ kalibratoru ilə və ya bir ethalon sensora qapı-qapı müqayisə ilə aparılır — həm həssaslığı, həm də tezlik reaksiyasını yoxlayaraq. Təqdim edir taza Kalibrləmə sertifikatı bu addımdan sonra ölçü qeydiyyatını qoruyur, tam da etibarlı hər hansı bir əsas olan intizam kalibrləmə regime.
6. Müasır Tendensiyalar və Yük Amplifikatoru Bu Gün Harada Yerləşir
Trayektoriya azalan istifadə məsələsidir: IEPE çoxu tətbiqlərdə yük rejimini əvəz etmişdir çünki daha sadə, daha ucuz və daha asan yerləşdir edilə bilər, və bəzi təsisatlar fəal şəkildə yük rejimi sistemlərini fazalaşdırırlar. Yenə də qırmaqal bir çox vəzifələr qalır — qaz turbinləri və mühərriklər üzərində yüksək temperatur monitorinqi, atom elektrik stansiyaları, tədqiqat laboratoriyaları, yük rejimi xüsusiyyətlərindən faydalanan dəqiq ölçülər, və keçkin qurğuların saxlanması. Çoxu kənar işləmə üçün praktiki alternativ mərkəzi bir IEPE zənciri bir daşıyan portativ alətə qidalandırır, məsələn Balanset-1A, hansı bir mühəndis istifadə edərək ölçmək üçün amplituda və faza və tarazlaşdırmaq üçün rotor öz yataqlıqlarında yük amplifikatoru ön ucu olmadan. Yük amplifikatoru, onda, ixtisas alətididir: mürəkkəb və bahalı, amma yalnız yol sensorunu adi elektronika izlə bilməz.
