Разбиране на кръстосаното взаимодействие (чувствителност по осите) при измерване на вибрации
Кръстосано говорене — по-формално чувствителност по напречната ос или напречна чувствителност — е грешка в измерването, присъща на вибрационни преобразуватели, и особено на акселерометри. Това е склонността на датчика да генерира сигнал в отговор на вибрации, които са перпендикулярни на предвидената ос на измерване. В идеалния случай акселерометър, предназначен за измерване на вертикално движение, би реагирал само да се фокусира върху вертикалното движение и да игнорира всичко хоризонтално или аксиално. В реалния свят микроскопичните асиметрии в сензорния елемент му придават малка, но различна от нула реакция към тези „извъносеви“ входни сигнали — и този нежелан изходен сигнал се нарича „прехвърляне“.
1. Определение: Какво е прехвърляне на сигнали?
Всеки практичен акселерометър има една номинална чувствителна ос, по която е калибриран. Чувствителността по напречната ос показва до каква степен същият сензор реагира на движение, перпендикулярно на тази ос. Несъвършенството се дължи на минимални отклонения в подреждането между сеизмичната маса, пиезоелектричния кристал и монтажната основа — вижте пиезоелектричен акселерометър за основния механизъм. Тъй като грешката е присъща на измервателния елемент, тя не може да бъде коригирана на място; тя може само да бъде определена, сведена до минимум при производството и контролирана чрез добри измервателни практики.
Следва да се направи разграничение между пренос на сигнали и електрическите смущения между каналите. Тук терминът се отнася до механичен реакция между осите в рамките на един и същ сензор, а не изтичане на сигнал между кабелите или входовете на анализатора.
2. Защо преносът на сигнали е проблем?
Кръстосаните смущения замърсяват данните за вибрациите и могат да доведат директно до грешки в диагностиката, тъй като вибрациите от едно направление „проникват“ в измерването на друго. Да вземем за пример машина с много силни хоризонтални вибрации, но слаби вертикални. Вертикално монтиран акселерометър със значителна чувствителност към кръстосани оси улавя част от това силно хоризонтално движение и я добавя към собствения си изход. Показанията тогава отразяват по-голяма вертикална амплитуда отколкото в действителност — и анализаторът може да се опита да проследи разлом във вертикална посока, който всъщност не съществува.
Това става особено неприятно, когато:
- Изпълняване модален анализ или Работна форма на отклонение (ODS) анализ, при който точните измервания по всичките три оси (X, Y, Z) са от съществено значение за правилното моделиране на движението на машината. Неправилното разпределение на енергията между осите води до изкривяване на изчислените форми на вибрациите.
- Диагностициране на неизправности в сложни машини, при което посоката на движение е ключът към основната причина — например, разграничаване на посоката на движение при различни видове несъосност from genuine дисбаланс.
- Извършване на високопрецизно балансиране — особено при балансираща машина, където точността на разстоянието между самолетите зависи от чисти сигнали с точна посока.
3. Количествено измерване на прехвърлянето
Чувствителността по напречната ос обикновено се посочва от производителя на сензора като процент от чувствителността по основната ос чувствителност. Един добър промишлен акселерометър може да има следните характеристики по-малко от 5%; прецизните лабораторни уреди се представят значително по-добре. Стойност от 5% означава, че за всеки 1 g вибрация, приложена перпендикулярно на основната ос, сензорът излъчва сигнал, равен на по-малко от 0,05 g в основната посока.
Сайтът общо Грешката от прехвърляне на сигнали, която всъщност наблюдавате, зависи от съвкупността на два фактора:
- Присъщата напречна чувствителност на самия сензор.
- Съотношението между амплитудата на напречната вибрация и амплитудата, измервана по основната ос.
Вторият фактор лесно се подценява. Дори сензор с ниска чувствителност към вибрации извън оста може да доведе до значителна грешка, когато вибрациите извън оста са значително по-силни от желания сигнал.
Пример: даден сензор с номинална чувствителност от 4% по напречната ос, монтиран да отчита вертикално ускорение от 1,0 мм/с при наличие на хоризонтално ускорение от 10 мм/с, може да улови приблизително 0,04 × 10 = 0,4 мм/с фалшив сигнал — което представлява грешка от 40% по отношение на величината, която ви интересува.
Грешките при най-благоприятния и най-неблагоприятния случай зависят също така от ъгловата ориентация на доминиращото напречно движение, тъй като самата чувствителност по напречната ос варира в зависимост от посоката около сензора.
4. Намаляване на ефектите от прехвърлянето на сигнали
- Използвайте висококачествени сензори: Най-ефективната защита е прецизно проектиран акселерометър с ниска специфицирана чувствителност по напречните оси. А акселерометър в режим на срязване обикновено осигурява по-добро попречно отхвърляне в сравнение с конструкцията с компресия.
- Монтирайте го правилно: Слаб монтаж усилва прехвърлянето на сигнали. Сензорът трябва да бъде поставен хоризонтално и перпендикулярно на повърхността, така че основната му ос да е напълно успоредна на желаната посока; наклоненият сензор на практика променя ориентацията на собствените си оси. Следвайте ISO 5348 за механичен монтаж.
- Използвайте триосни акселерометри: Когато са необходими точни многоосови данни, триосовият сензор — три перпендикулярни измервателни елемента в един блок, фабрично калибрирани за минимизиране на взаимното влияние между осите — често е по-добрият избор и елиминира необходимостта от приблизителни оценки на ориентацията.
- Проверете сертификата за калибриране: A traceable сертификат за калибриране посочва измерената напречна чувствителност за конкретния уред, а не само максималната стойност от типовите изпитвания.
На място практическото решение обикновено е стриктното монтиране. Двуканален полеви уред като Balanset-1A зависи от това всеки акселерометър да отчита точно собствената си равнина; сензор, закрепен перпендикулярно към машинно обработена подложка, осигурява точност на посоката 1× амплитуда и фаза, докато магнит, поставен върху извит, боядисан корпус, предизвиква както взаимно влияние, така и нарастващ резонанс за да се повлияе на измерването.
