Какво е пиезоелектричен акселерометър? Сензор за вибрации • Преносим балансьор, анализатор на вибрации "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори Какво е пиезоелектричен акселерометър? Сензор за вибрации • Преносим балансьор, анализатор на вибрации "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори

Какво е пиезоелектричен акселерометър? Сензор за вибрации

Публикувано от admin на

Разбиране на пиезоелектричните акселерометри

Определение: Какво е пиезоелектричен акселерометър?

Пиезоелектричен акселерометър е вибрация сензор, който използва пиезоелектричния ефект – при който определени кристали генерират електрически заряд при механично натоварване – за да преобразува механичните ускорение в електрически сигнал, пропорционален на амплитудата на вибрациите. Когато сензорът претърпи ускорение, вътрешна маса (сеизмична маса) компресира или разтяга пиезоелектричните кристални елементи, генерирайки електрически заряд или напрежение, което се кондиционира и се извежда като измервателен сигнал.

Пиезоелектричните акселерометри са най-широко използваните вибрационни сензори в промишлените приложения, поради широкия си честотен диапазон (от 0,5 Hz до 50+ kHz), високата си чувствителност, здравина и самогенериращия се характер (не изискват външен източник на захранване за самия сензорен елемент). Те формират основата на съвременните... анализ на вибрациите и програми за наблюдение на състоянието.

Пиезоелектричен ефект

Физически принцип

  • Някои кристали (кварц, турмалин) и керамика (PZT, бариев титанат) са пиезоелектрични
  • Механичното напрежение генерира електрически заряд върху кристалните повърхности
  • Заряд, пропорционален на приложената сила
  • Обратим ефект (прилагането на напрежение причинява деформация)
  • Самогенериращо се (не е необходима енергия за генериране на заряд)

В акселерометъра

  1. Вибрацията ускорява основата и корпуса на сензора
  2. Вътрешната сеизмична маса е подложена на сила (F = m × a)
  3. Силата компресира пиезоелектричния кристал
  4. Кристалът генерира заряд, пропорционален на силата (и следователно на ускорението)
  5. Заряд, събран върху електродите и преобразуван в измерим сигнал

Видове пиезоелектрични акселерометри

Чрез вътрешен дизайн

Тип компресия

  • Най-често срещаният дизайн
  • Кристал, компресиран между масата и основата
  • Здрав, широк температурен диапазон
  • Подходящ за тежки условия

Тип срязване

  • Кристал, срязан от движение на масата
  • Отлична изолация на основното напрежение
  • По-добър нискочестотен отклик
  • По-малко чувствителен към температурни промени
  • Премиум производителност

Тип на огъване (огъване)

  • Кристал в огъваща се конфигурация
  • Възможна е висока чувствителност
  • По-рядко срещани в промишлени приложения

По вид електроника

Режим на зареждане

  • Изходът е заряд (пикокулони)
  • Изисква външен усилвател на заряд
  • Издръжливост на екстремни температури (до 650°C)
  • Изход с висок импеданс (чувствителен към кабела)
  • Специализирани приложения

IEPE/ICP (режим на напрежение)

  • Вградената електроника преобразува заряда в напрежение
  • IEPE е индустриален стандарт
  • Изход с нисък импеданс
  • Лесно свързване
  • 95%+ за промишлени приложения

Спецификации на производителността

Чувствителност

  • Изход на единица ускорение (mV/g, pC/g)
  • Типично: 10-100 mV/g за IEPE; 1-100 pC/g за режим на зареждане
  • По-висока чувствителност = по-добра резолюция, но по-нисък обхват
  • Избор въз основа на очакваните нива на вибрации

Честотен диапазон

  • Ниска честота: 0,5-5 Hz в зависимост от електрониката
  • Висока честота: 5-50 kHz до резонанс
  • Използваем обхват: Обикновено до 1/3 от резонансната честота
  • Монтажът засяга: Методът на монтаж ограничава високочестотния диапазон

Амплитуден диапазон

  • Общо предназначение: ±50g до ±500g
  • Висока чувствителност: ±5 g до ±50 g
  • Сензори за удар: ±500g до ±10 000g
  • Не трябва да превишава обхвата (подрязване, повреда)

Критерии за избор

За общ мониторинг на машини

  • 100 mV/g IEPE акселерометър
  • Диапазон ±50 г
  • Честотен диапазон 1 Hz – 10 kHz
  • Индустриален температурен диапазон (от -40 до +120°C)
  • Херметически затворено

За откриване на дефекти в лагери

  • По-висока честотна характеристика (до 20+ kHz)
  • Умерена чувствителност (10-50 mV/g)
  • Широк динамичен диапазон
  • Монтаж с шпилки за най-добро високочестотно свързване

За приложения с висока температура

  • Високотемпературно IEPE (до 175°C) или режим на зареждане (до 650°C)
  • Специален монтаж и окабеляване
  • Може да жертва част от производителността за сметка на температурните възможности

Монтаж и инсталация

Нарастващи ефекти върху производителността

  • Монтаж на шпилки: Най-добър (плосък до 10+ kHz)
  • Лепило: Добро (равномерно до 7-8 kHz)
  • Магнитни: Приемливо (равномерно до 2-3 kHz)
  • Сонда/Ръчна: Слабо (ограничено до ниски честоти, качествено)

Изисквания за монтаж

  • Чиста, равна монтажна повърхност
  • Подходящ въртящ момент за монтаж на шпилки
  • Тънък, равномерен лепилен слой
  • Магнитната основа е напълно поставена
  • Кабелът е закрепен, за да се предотврати издърпване

Пиезоелектричните акселерометри, особено типовете IEPE, са гръбнакът на индустриалния вибрационен мониторинг. Тяхната комбинация от широка честотна характеристика, висока чувствителност, здравина и (за IEPE) простота ги прави предпочитан сензор за мониторинг на състоянието, диагностика и балансиране в по-голямата част от приложенията на въртящи се машини по целия свят.

← Обратно към основния индекс

Категории:
WhatsApp