Piezoelektrik akselerometrləri başa düşmək
Tərif: Piezoelektrik akselerometr nədir?
Piezoelektrik akselerometr a vibrasiya Pyezoelektrik effektdən istifadə edən sensor - müəyyən kristalların mexaniki gərginlik zamanı elektrik yükü əmələ gətirdiyi - mexaniki çevirmək üçün sürətlənmə vibrasiya amplitudasına mütənasib bir elektrik siqnalına çevrilir. Sensor sürətlənmə ilə qarşılaşdıqda, daxili kütlə (seysmik kütlə) pyezoelektrik kristal elementləri sıxır və ya uzadaraq, şərtləndirilən və ölçmə siqnalı kimi çıxış edən elektrik yükü və ya gərginlik yaradır.
Piezoelektrik akselerometrlər geniş tezlik diapazonuna (0,5 Hz-dən 50+ kHz-ə qədər), yüksək həssaslığa, möhkəmliyə və öz-özünə yaranan təbiətə (hissedici elementin özü üçün heç bir xarici enerji mənbəyi tələb olunmur) görə sənaye tətbiqlərində ən çox istifadə edilən vibrasiya sensorlarıdır. Onlar müasirliyin əsasını təşkil edirlər vibration analysis və vəziyyətin monitorinqi proqramları.
Piezoelektrik effekt
Fiziki Prinsip
- Bəzi kristallar (kvars, turmalin) və keramika (PZT, barium titanat) piezoelektrikdir.
- Mexanik gərginlik kristal səthlərdə elektrik yükü yaradır
- Tətbiq olunan qüvvəyə mütənasib yük
- Geri dönən təsir (gərginliyin tətbiqi deformasiyaya səbəb olur)
- Öz-özünə istehsal (şarj istehsalı üçün güc tələb olunmur)
Akselerometrdə
- Vibrasiya sensorun bazasını və korpusunu sürətləndirir
- Daxili seysmik kütlə qüvvəyə məruz qalır (F = m × a)
- Güc piezoelektrik kristalı sıxır
- Kristal qüvvəyə mütənasib yük yaradır (və beləliklə də sürətlənmə)
- Şarj elektrodlarda toplanır və ölçülə bilən siqnala çevrilir
Piezoelektrik akselerometrlərin növləri
Daxili Dizayn tərəfindən
Sıxılma növü
- Ən ümumi dizayn
- Kütlə və əsas arasında sıxılmış kristal
- Möhkəm, geniş temperatur diapazonu
- Sərt mühitlər üçün yaxşıdır
Kəsmə növü
- Kütləvi hərəkətlə kəsilmiş kristal
- Əla əsas gərginlik izolyasiyası
- Daha yaxşı aşağı tezlikli cavab
- Temperatur keçidlərinə daha az həssasdır
- Premium performans
Bükülmə (əyilmə) növü
- Bükülmə konfiqurasiyasında kristal
- Yüksək həssaslıq mümkündür
- Sənaye tətbiqlərində daha az yayılmışdır
Elektronikanın növünə görə
Şarj rejimi
- Çıxış yüklüdür (pikokulomlar)
- Xarici yük gücləndiricisi tələb olunur
- Ekstremal temperatur qabiliyyəti (650°C-ə qədər)
- Yüksək empedanslı çıxış (kabelə həssas)
- Xüsusi tətbiqlər
IEPE/ICP (Gərginlik rejimi)
- Quraşdırılmış elektronika yükü gərginliyə çevirir
- IEPE sənaye standartıdır
- Aşağı empedanslı çıxış
- Sadə əlaqə
- 95%+ sənaye proqramları
Performans Xüsusiyyətləri
Sensitivity
- Vahid sürətləndirməyə görə çıxış (mV/g, pC/g)
- Tipik: IEPE üçün 10-100 mV/q; Doldurma rejimi üçün 1-100 pC/g
- Daha yüksək həssaslıq = daha yaxşı ayırdetmə, lakin daha aşağı diapazon
- Gözlənilən vibrasiya səviyyələrinə əsaslanan seçim
Tezlik diapazonu
- Aşağı Tezlik: Elektronikadan asılı olaraq 0,5-5 Hz
- Yüksək Tezlik: Rezonansa 5-50 kHz
- İstifadə edilə bilən diapazon: Tipik olaraq rezonans tezliyinin 1/3-ə qədər
- Montaj təsirləri: Quraşdırma üsulu yüksək tezlikli cavabı məhdudlaşdırır
Amplituda diapazonu
- Ümumi təyinat: ±50g - ±500g
- Yüksək həssaslıq: ±5g - ±50g
- Zərbə sensorları: ±500g - ±10.000g
- Aralığı keçməməlidir (kəsmə, zədələnmə)
Seçim meyarları
Ümumi Maşın Monitorinqi üçün
- 100 mV/q IEPE akselerometr
- ±50g diapazonu
- Tezlik diapazonu 1 Hz – 10 kHz
- Sənaye temperaturu (-40 ilə +120°C)
- Hermetik şəkildə bağlanmışdır
Rulman qüsurlarının aşkarlanması üçün
- Daha yüksək tezlik reaksiyası (20+ kHz-ə qədər)
- Orta həssaslıq (10-50 mV/q)
- Geniş dinamik diapazon
- Ən yaxşı yüksək tezlikli birləşmə üçün dirək montajı
Yüksək Temperatur Tətbiqləri üçün
- Yüksək temperaturlu IEPE (175 ° C-ə qədər) və ya doldurma rejimi (650 ° C-ə qədər)
- Xüsusi montaj və kabellər
- Temperatur qabiliyyəti üçün bəzi performansı qurban verə bilər
Quraşdırma və Quraşdırma
Performans üzərində montaj effektləri
- Stud Dağı: Ən yaxşı (10+ kHz-ə qədər)
- Adhesive: Yaxşı (7-8 kHz-ə qədər)
- Maqnit: Qəbul edilə bilər (2-3 kHz-ə qədər)
- Zond/Əl: Zəif (aşağı tezliklərlə məhdudlaşır, keyfiyyətli)
Quraşdırma Tələbləri
- Təmiz, düz montaj səthi
- Çubuğun quraşdırılması üçün uyğun fırlanma momenti
- İncə, hətta yapışqan təbəqə
- Maqnit bazası tam oturub
- Kabel çəkilməməsi üçün bərkidilmişdir
Piezoelektrik akselerometrlər, xüsusən IEPE növləri sənaye vibrasiya monitorinqinin əsasını təşkil edir. Onların geniş tezlik reaksiyası, yüksək həssaslıq, möhkəmlik və (IEPE üçün) sadəliyi birləşməsi onları dünya üzrə fırlanan maşın tətbiqlərinin böyük əksəriyyətində vəziyyətin monitorinqi, diaqnostikası və balanslaşdırılması üçün seçilmiş sensora çevirir.