Co je akcelerometr? Průvodce vibrační analýzou

Definice: Základy měření vibrací

An akcelerometr je převodník (nebo senzor), který převádí mechanický pohyb, konkrétně zrychlení z vibrací nebo rázů, na proporcionální elektrický signál. Je to nejpoužívanější senzor v oblasti prediktivní údržby a monitorování stavu. Měřením zrychlení součástí stroje poskytuje akcelerometr nezpracovaná data potřebná k diagnostice široké škály mechanických a elektrických závad, od vad ložisek až po nevyváženost a nesouosost.

Jak fungují akcelerometry? Piezoelektrický princip

Ačkoli existuje několik typů akcelerometrů, drtivá většina používaných pro monitorování průmyslových strojů je založena na piezoelektrický efektZde je zjednodušený rozpis jejich fungování:

1. Piezoelektrický krystal: Uvnitř akcelerometru je malá hmota připojená k piezoelektrickému krystalu (často jde o typ keramiky, jako je PZT).
2. Aplikace síly: Když stroj vibruje, pouzdro senzoru se s ním pohybuje. V důsledku setrvačnosti vnitřní hmota klade tomuto pohybu odpor a působí silou na krystal.
3. Generování signálu: Piezoelektrický krystal má jedinečnou vlastnost: při stlačení nebo namáhání generuje malý elektrický náboj (napětí), který je přímo úměrný aplikované síle.
4. Výstup: Tento napěťový signál je poté upraven interní elektronikou a přenášen kabelem do sběrače dat nebo monitorovacího systému. Výstupní signál je analogovým znázorněním zrychlení stroje v daném bodě.

Typy akcelerometrů

Různé aplikace vyžadují různé typy akcelerometrů, z nichž každý má své vlastní silné stránky.

Univerzální akcelerometry

Jedná se o pracanty průmyslového monitorování. Obvykle mají citlivost 100 mV/g a frekvenční rozsah vhodný pro většinu běžných strojů, jako jsou čerpadla, motory a ventilátory (např. od 2 Hz do 10 kHz).

MEMS akcelerometry

Akcelerometry MEMS (mikroelektromechanické systémy) jsou senzory na bázi křemíku. Jsou velmi malé, s nízkou spotřebou energie a cenově dostupné. I když jsou tradičně méně citlivé než piezoelektrické typy, moderní senzory MEMS se rychle zlepšují a jsou běžné v přenosné elektronice, automobilových aplikacích a některých levnějších systémech pro monitorování stavu.

Piezorezistivní akcelerometry

Tyto senzory se používají pro rázové testování a měření nízkofrekvenčního pohybu. Mohou měřit až do 0 Hz (stejnosměrné zrychlení), což je užitečné pro aplikace, jako je měření konstantního zrychlení v odstředivce.

Vysokofrekvenční akcelerometry

Jsou navrženy speciálně pro detekci vysokofrekvenčních jevů, jako jsou vady ozubených kol a ložisek v rané fázi. Mají menší hmotnost a vyšší rezonanční frekvenci, což jim umožňuje přesně měřit vibrace až do 20 kHz nebo více.

Klíčové specifikace a výběr

Při výběru akcelerometru inženýři zvažují několik klíčových parametrů:

• Citlivost (mV/g): Vyšší citlivost vytváří silnější signál, což je lepší pro měření nízkoúrovňových vibrací. Běžným standardem je 100 mV/g.
• Frekvenční odezva: Rozsah frekvencí, které senzor dokáže přesně měřit. Ten musí odpovídat očekávaným poruchovým frekvencím stroje.
• Teplotní rozsah: Snímač musí být schopen odolat provozní teplotě povrchu stroje, na kterém je namontován.
• Způsob montáže: Způsob, jakým je senzor připevněn ke stroji (svorník, lepidlo, magnet), významně ovlivňuje přesnost vysokofrekvenčních měření. Svorník poskytuje nejlepší připojení a frekvenční odezvu.

Aplikace v monitorování stavu

Akcelerometry jsou základem téměř všech úloh vibrační analýzy, včetně:

• Programy prediktivní údržby: Sběr pravidelných dat o vibracích za účelem sledování stavu strojů a předpovídání poruch.
• Diagnostika poruch: Identifikace specifických problémů, jako je nevyváženost, nesouosost, vůle a opotřebení ložisek.
• Akceptační testování: Ověřování, zda nové nebo opravené stroje splňují specifikace vibrací.
• Modální analýza: Studium vlastních frekvencí a tvarů módů struktury.

← Zpět na hlavní index