Pochopení akcelerometrů IEPE
Definice: Co je to IEPE akcelerometr?
Akcelerometr IEPE (Integrovaná elektronika piezoelektrická, nazývaná také ICP®, napěťový režim nebo akcelerometr s konstantním proudem) je piezoelektrický akcelerometr s vestavěnou elektronikou pro úpravu signálu napájenou konstantním proudem (obvykle 2–20 mA) dodávaným stejným dvouvodičovým kabelem, který přenáší výstupní signál. Vnitřní elektronika převádí vysokoimpedanční náboj z piezoelektrického krystalu na nízkoimpedanční napěťový výstup, čímž eliminuje potřebu externího napájení. zesilovače náboje a umožňuje použití jednoduchých a levných koaxiálních kabelů na dlouhé vzdálenosti.
Akcelerometry IEPE se staly průmyslovým standardem pro průmyslové... vibrace monitorování, používané ve více než 90% aplikacích díky své jednoduchosti, spolehlivosti a cenové efektivitě. Jsou senzorem volby pro monitorování stavu, vyvažování, a řešení problémů ve většině průmyslových prostředí.
Princip fungování
Vnitřní konstrukce
- Piezoelektrický prvek: Generuje náboj úměrný akcelerace
- Vestavěný zesilovač: Zesilovač FET nebo IC uvnitř pouzdra senzoru
- Převod impedance: Převádí vysokoimpedanční náboj (pC) na nízkoimpedanční napětí (mV)
- Jeden kabel: Dvoužilový kabel pro napájení i signál
Napájecí a signálová cesta
- Přístroj poskytuje konstantní proud (obvykle 4 mA)
- Proud napájí vnitřní elektroniku
- Vibrace modulují napětí na stejném kabelu
- Výstup s vazbou na střídavý proud (vibrační signál) je napájen stejnosměrným předpětím
- Přístroj odděluje stejnosměrný proud od střídavého signálu
Klíčové výhody
Jednoduchost
- Není potřeba žádný externí zesilovač
- Jednoduché dvouvodičové připojení
- Standardní koaxiální kabel (nízká cena)
- Snadná instalace a nastavení
Možnost dlouhých kabelů
- Nízkoimpedanční výstup pohání dlouhé kabely
- Délka kabelu až 300 m (1000 stop) v praxi
- Minimální degradace signálu
- Žádné speciální požadavky na kabely
Odolnost proti šumu
- Nízká impedance, méně náchylná k elektrickému rušení
- Lepší potlačení EMI/RFI než v režimu nabíjení
- Vhodné pro prostředí s elektrickým šumem
Nákladová efektivita
- Eliminuje drahé zesilovače náboje
- Snižuje náklady na systém
- Nižší náklady na instalaci
- Standardní senzory v průmyslu jsou široce dostupné
Specifikace a výkon
Typické specifikace
- Citlivost: 10–100 mV/g běžné (100 mV/g standardní)
- Frekvenční rozsah: 0,5 Hz – 10 kHz (nízkofrekvenční mezní frekvence od AC vazby)
- Rozsah měření: typicky ±50 g až ±500 g
- Teplotní rozsah: Standardně -50 °C až +120 °C; vysokoteplotní verze do +175 °C
- Požadovaný výkon: 18–30 V DC, konstantní proud 2–20 mA
Výkonnostní charakteristiky
- Vynikající linearita (obvykle < chyba 1%)
- Nízká hlučnost
- Dobrá plochost frekvenční odezvy
- Stabilní kalibrace v průběhu času
Omezení
Nízkofrekvenční odezva
- Výstup vázaný na střídavý proud (bloky kondenzátorů DC)
- Nízkofrekvenční mezní hodnota typicky 0,5–2 Hz (bod -3 dB)
- Nelze měřit skutečný stejnosměrný proud ani velmi pomalé změny
- Vhodné pro většinu strojů (>300 ot./min.), ale s omezením pro velmi nízké otáčky
Teplotní omezení
- Standardní IEPE omezeno na ~120°C
- Vysokoteplotní verze do 175 °C, ale dražší
- Nad limity, elektronika selhává
- Alternativa: akcelerometry v nabíjecím režimu pro velmi vysoké teploty (>200 °C)
Citlivost zemní smyčky
- Mírné potlačení soufázového režimu
- Může být ovlivněno rozdíly v potenciálech země
- Důležité je správné uzemnění a izolace
- Při správné instalaci obvykle není problém
Aplikace
Monitorování stavu
- Sběr dat na základě trasy pomocí datových kolektorů
- Trvalé online monitorovací systémy
- Dočasné monitorování pro řešení problémů
- Nejběžnější průmyslový vibrační senzor
Vyvažování
- Měření vyvažování pole
- Vyvažovací stroje pro dílny
- Měření amplitudy a fáze
Akceptační testování
- Uvedení nového zařízení do provozu
- Ověření po opravě
- Smluvní ověřování vibrací
IEPE vs. jiné typy akcelerometrů
IEPE vs. režim nabíjení
- IEPE: Vestavěná elektronika, jednoduchý kabel, nižší cena, omezená teplota
- Režim nabíjení: Žádná elektronika, vyžaduje zesilovač náboje, možné extrémní teploty
- Použijte IEPE: 95% pro průmyslové aplikace
- Poplatek za použití: Extrémní teploty (>175 °C), jaderné prostředí, speciální aplikace
IEPE vs. MEMS
- IEPE: Piezoelektrický krystal, vyšší výkon, průmyslový standard
- MEMS: Mikroobráběný křemík, nižší náklady, integrované systémy
- Výhody IEPE: Lepší citlivost, širší šířka pásma, osvědčená spolehlivost
- Výhody MEMS: Nižší cena, menší velikost, stejnosměrná odezva
Nejlepší postupy pro instalaci
Způsoby montáže
- Upevnění svorníkem: Nejlepší výkon, nejvyšší frekvence (až 10+ kHz)
- Lepidlo: Dobrý výkon, semipermanentní (do 7-8 kHz)
- Magnetický: Pohodlné, přijatelné pro rutinní monitorování (do 2-3 kHz)
- Ruční: Pouze rychlý screening, omezená přesnost a frekvenční rozsah
Úvahy o kabelech
- Používejte kvalitní koaxiální kabel
- Zabraňte poškození kabelu (zmáčknutí, ostré ohyby)
- Zajistěte kabel, aby se zabránilo vibracím
- Udržujte kabely mimo dosah zdrojů vysokého napětí
- Ověřte kontinuitu a izolaci
Ověření zdroje napájení
- Ověřte, zda přístroj poskytuje správný konstantní proud (typicky 2–20 mA).
- Zkontrolujte předpětí (obvykle 8–12 V DC)
- Zajistěte dostatečné napájecí napětí (18–30 V DC)
- Otestujte přístroj s bezvadným senzorem.
Akcelerometry IEPE představují optimální rovnováhu mezi výkonem, jednoduchostí a cenou pro monitorování vibrací v průmyslu. Jejich integrovaná elektronika, jednoduchá konektivita a robustní výkon z nich udělaly drtivou volbu pro monitorování stavu, vyvažování a řešení problémů ve všech odvětvích a ve většině standardních aplikací nahradily starší technologie nabíjecího režimu a napěťového výstupu.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 