Разбиране на велометъра (сензора за скорост)
A велометър, по-точно казано преобразувател на скорост или датчик за скорост, е вид преобразувател използва се за измерване вибрация. Характерната му особеност е, че генерира електрическа мощност, пряко пропорционална на скорост на вибриращата повърхност, към която е закрепена. Това я отличава от акселерометър, чийто резултат е пропорционален на ускорение, и от сонда за близост, чийто резултат е пропорционален на изместване.
1. Определение: Какво е велометър?
Тъй като скоростта е параметърът, който повечето международни стандарти използват за оценка на неравномерността в работата на дадена машина, сензорът, който измерва скоростта директно, е концептуално привлекателен. Класическият велометър е самостоятелно устройство, което се захранва само – не се нуждае от външно захранване, нито от обработка на сигнала, за да даде използваем резултат. Въпреки че днес е по-рядко срещан от акселерометъра в съвременните преносими устройства за събиране на данни, велометърът все още има реални приложения, особено при постоянното наблюдение на машини със средна скорост и като част от по-широкото семейство на сейсмични преобразуватели които измерват движението спрямо свободното пространство, а не спрямо неподвижна конструкция.
2. Как работи велометърът
Традиционните велометри са електродинамични сензори. Те работят по същия принцип като динамичния микрофон или китарния пикап, като се подчиняват на закона за индукцията на Фарадей:
- Вътре в корпуса се намира намотка от тел, закрепена върху меки пружини.
- Постоянен магнит е здраво закрепен към корпуса.
- Когато датчикът е монтиран върху вибрираща машина, корпусът и магнитът се движат заедно с повърхността на машината.
- Поради инерцията си, намотката с пружинно окачване има склонност да остава неподвижна в пространството (това е сеизмичният принцип).
- Относителното движение между подвижния магнит и почти неподвижната бобина предизвиква напрежение в бобината.
- Според закона на Фарадей това индуцирано напрежение е пряко пропорционално на скоростта на относителното движение — точно величината, която ни е нужна.
Системата пружина-маса се държи по този начин само над собствената си собствена честота (често около 8–10 Hz), което определя долната честотна граница на сензора. Съществуват и съвременни „пиезоелектрически велометри“: по същество това са акселерометри с вградена електроника интеграция схема, която преобразува ускорението в сигнал за скорост вътре в самия сензор, като по този начин се избягват чупливите подвижни части на електродинамичната конструкция.
3. Предимства и недостатъци на велометрите
Предимства
- Пряко измерване на скоростта: те веднага измерват скоростта — параметърът, който се използва най-често за оценка интензивност на вибрациите за машини с общо предназначение в честотния диапазон от приблизително 10 Hz до 1 000 Hz (съгласно ISO 20816(съвременният наследник на ISO 10816). Не се изисква интегриране в анализатора, което позволява веригата на сигнала да остане опростена.
- С автономно захранване (пасивен): Традиционните електродинамични велометри генерират собствен сигнал и не се нуждаят от външно захранване, което е полезно при някои промишлени инсталации и в зони с повишена опасност.
- Добро възпроизвеждане на ниските честоти: Над собствената си честота те обикновено са по-чувствителни при по-ниски честоти в сравнение с много универсални акселерометри, като подават силен и чист сигнал там, където има дисбаланс и несъосност.
Недостатъци
- Ограничен честотен диапазон: работният им диапазон е по-тесен от този на акселерометъра. Те не са подходящи за високочестотните удари на дефекти на лагерите или дефекти на зъбните колела, които са значително над прага на отрязване.
- Движещи се части: вътрешният механизъм от пружини и спирали може да се износи, да се измести или направо да се повреди, особено при работа в условия на силни вибрации.
- Чувствителност към ориентацията: те трябва да бъдат монтирани в ориентацията, за която са проектирани (вертикално или хоризонтално), тъй като гравитацията предварително натоварва пружинното окачване.
- По-голям и по-тежък: те обикновено са много по-големи и по-тежки от съвременните акселерометри, което може да натовари леките конструкции.
- Чувствителност към магнитни полета: Силни външни полета, като например тези в близост до големи електродвигатели, могат да се свържат с бобината и да повлияят на показанията.
4. Велометър срещу акселерометър
За съвременно преносимо събиране на данни и вибрационна диагностика, на акселерометър е предпочитаният сензор. Честотната му характеристика е значително по-широка и по-равномерна, така че един-единствен акселерометър улавя както нискочестотните вибрации, причинени от дисбаланс, така и много високочестотните вибрации, дължащи се на повреди в лагерите и зъбните колела. анализатор на вибрации след което интегрира сигнала за ускорението по електронен път, за да покаже скоростта или преместването при поискване — един издръжлив сензор, който покрива всички функции на велометъра и много повече. Точно така работи преносимият двуканален Balanset-1A работи на място: улавя ускорението чрез вградените си акселерометри, интегрира го до скорост за оценка на тежестта съгласно степените на ISO и използва същия сигнал за измерване на амплитудата и фазата 1×, необходими за балансиране в една и две равнини. Ако се налага да преобразувате показанията между различни типове сензори, нашето Преобразувател на единици за вибрации преминава безпроблемно между мм/с, µм и g.
Така че днес велометрите се срещат предимно като постоянно монтирани датчици на машини със средна скорост — вентилатори, помпи и двигатели — и особено в по-старите производствени съоръжения, където те са били първоначално предвидените измервателни преобразуватели и продължават да работят надеждно десетилетие след десетилетие.
