Какво е акселерометър? Ръководство за вибрационен анализ

Определение: Същността на измерването на вибрациите

Един акселерометър е преобразувател (или сензор), който преобразува механичното движение, по-специално ускорението от вибрации или удари, в пропорционален електрически сигнал. Това е най-широко използваният сензор в областта на прогнозната поддръжка и мониторинга на състоянието. Чрез измерване на ускорението на компонентите на машината, акселерометърът предоставя суровите данни, необходими за диагностициране на широк спектър от механични и електрически повреди, от дефекти на лагери до дисбаланс и несъосност.

Как работят акселерометрите? Пиезоелектричният принцип

Въпреки че съществуват няколко вида акселерометри, по-голямата част от използваните за мониторинг на промишлени машини са базирани на... пиезоелектричен ефектЕто опростено описание на начина им на работа:

1. Пиезоелектричен кристал: Вътре в акселерометъра има малка маса, прикрепена към пиезоелектричен кристал (често вид керамика като PZT).
2. Прилагане на сила: Когато машината вибрира, корпусът на сензора се движи заедно с нея. Поради инерцията, вътрешната маса се съпротивлява на това движение и упражнява сила върху кристала.
3. Генериране на сигнал: Пиезоелектричният кристал има уникално свойство: когато е компресиран или натоварен, той генерира малък електрически заряд (напрежение), който е право пропорционален на приложената сила.
4. Изход: Този сигнал за напрежение след това се обработва от вътрешна електроника и се предава чрез кабел към устройство за събиране на данни или система за наблюдение. Изходният сигнал е аналогово представяне на ускорението на машината в тази точка.

Видове акселерометри

Различните приложения изискват различни видове акселерометри, всеки със своите силни страни.

Акселерометри с общо предназначение

Това са работните коне на индустриалния мониторинг. Те обикновено имат чувствителност от 100 mV/g и честотен диапазон, подходящ за повечето често срещани машини като помпи, двигатели и вентилатори (например от 2 Hz до 10 kHz).

MEMS акселерометри

Акселерометрите на микроелектромеханичните системи (MEMS) са сензори на силициева основа. Те са много малки, с ниска консумация на енергия и рентабилни. Макар традиционно да са по-малко чувствителни от пиезоелектрическите типове, съвременните MEMS сензори се усъвършенстват бързо и са често срещани в преносимата електроника, автомобилните приложения и някои по-евтини системи за наблюдение на състоянието.

Пиезорезистивни акселерометри

Тези сензори се използват за ударни тестове и измерване на нискочестотно движение. Те могат да измерват до 0 Hz (DC ускорение), което е полезно за приложения като измерване на постоянно ускорение в центрофуга.

Високочестотни акселерометри

Проектирани специално за откриване на високочестотни събития, като например дефекти на зъбни колела и лагери в ранен етап. Те имат по-малка маса и по-висока резонансна честота, което им позволява точно да измерват вибрации до 20 kHz или повече.

Ключови спецификации и избор

При избора на акселерометър, инженерите вземат предвид няколко ключови параметъра:

• Чувствителност (mV/g): По-високата чувствителност произвежда по-силен сигнал, което е по-добре за измерване на вибрации с ниско ниво. 100 mV/g е общ стандарт.
• Честотна характеристика: Диапазонът от честоти, които сензорът може да измери точно. Той трябва да съответства на очакваните честоти на повреди на машината.
• Температурен диапазон: Сензорът трябва да може да издържи на работната температура на повърхността на машината, където е монтиран.
• Метод на монтаж: Начинът, по който сензорът е закрепен към машината (с шпилки, лепило, магнит), влияе значително върху точността на високочестотните измервания. Шпиловидното закрепване осигурява най-добра връзка и честотна характеристика.

Приложения в мониторинга на състоянието

Акселерометрите са фундаментални за почти всички задачи за вибрационен анализ, включително:

• Програми за прогнозна поддръжка: Събиране на рутинни данни за вибрации за проследяване на състоянието на машините и прогнозиране на повреди.
• Диагностика на неизправности: Идентифициране на специфични проблеми като дисбаланс, несъосност, хлабина и износване на лагери.
• Тестване за приемане: Проверка дали новите или ремонтираните машини отговарят на спецификациите за вибрации.
• Модален анализ: Изучаване на собствените честоти и формите на модовете на дадена структура.

← Обратно към основния индекс