Pochopení seismických snímačů
Definice: Co je seismický snímač?
Seismický snímač (také nazývaný seismický senzor nebo inerciální převodník) je vibrace senzor, který využívá vnitřní seismickou hmotu (zkušební hmotu) zavěšenou pružinami nebo jinými poddajnými prvky jako setrvačnou referenci pro měření absolutního pohybu základny senzoru. Když pouzdro senzoru vibruje, setrvačná hmota má tendenci zůstat v prostoru nehybná (nad vlastní frekvencí systému hmota-pružina) a relativní pohyb mezi vibrujícím pouzdrem a relativně nehybnou hmotou je měřen a převeden na elektrický signál představující vibrace.
Termín “seismický” pochází z metody měření zemětřesení (seismometry), kde byl tento princip poprvé použit – zavěšená hmota zůstává relativně nehybná, zatímco se pod ní pohybuje země. Při monitorování strojů se oba… snímače rychlosti a akcelerometry jsou seismické měniče, ačkoli tento termín je nejčastěji spojován se snímači rychlosti.
Princip fungování
Systém hmoty-pružiny-tlumiče
- Seismická hmotnost: Zavěšeno uvnitř pouzdra senzoru
- Jaro: Mechanické pružiny nebo ohyby nesoucí hmotu
- Tlumení: Vzduchové, magnetické nebo kapalinové tlumení
- Transdukce: Relativní pohyb převedený na elektrický signál
Oblasti frekvenční odezvy
- Pod přirozenou frekvencí: Hmota a bydlení se pohybují společně (špatná odezva)
- Na přirozené frekvenci: Rezonance (zesílená, ale zkreslená)
- Nad přirozenou frekvencí: Hmota je stacionární, pouzdro vibruje (dobrá oblast měření)
- Použitelný dosah: Typicky > 2× vlastní frekvence
Typy seismických snímačů
Převodníky rychlosti (s pohyblivou cívkou)
- Magnet zavěšený pružinami uvnitř cívky
- Relativní rychlost generuje napětí (elektromagnetická indukce)
- Vlastní frekvence typicky 8–15 Hz
- Použitelné nad 16-30 Hz
- Přímo měří rychlost
Akcelerometry
- PiezoelektrickýPiezo krystal snímá hmotnostní sílu
- MEMS: Kapacitní nebo piezorezistivní snímání
- Vyšší vlastní frekvence (10–30 kHz)
- Použitelné od ~1 Hz výše
- Měří zrychlení
Seismické vs. neseismické senzory
Seismické senzory (inerciální reference)
- Akcelerometry, snímače rychlosti
- Měření absolutního pohybu
- Namontováno na vibrační konstrukci
- Vnitřní hmotnost poskytuje referenci
- Nejběžnější pro monitorování strojů
Neseismické senzory (externí reference)
- Bezdotykové sondy (vířivé proudy)
- Měření relativního pohybu mezi dvěma povrchy
- Vyžaduje stacionární montážní bod
- Měření pohybu hřídele vzhledem k ložisku
- Používá se pro měření vibrací hřídele
Výhody seismického návrhu
Samostatný odkaz
- Není potřeba externí reference
- Lze namontovat kdekoli na vibrující konstrukci
- Měří absolutní pohyb v inerciálním prostoru
Všestrannost
- Jeden typ senzoru pro mnoho aplikací
- Dočasná nebo trvalá instalace
- Přenosné mezi stroji
Omezení
Omezení frekvenční odezvy
- Nelze spolehlivě měřit frekvenci nižší než ~2× vlastní
- Snímače rychlosti jsou pod 15-20 Hz špatné
- Kompromis: nízká vlastní frekvence (dobrá nízkofrekvenční odezva) vs. velká velikost
Opatření pro bydlení
- Měří ložiskové těleso, nikoli přímo hřídel
- Vibrace skříně ≠ vibrace hřídele (ovlivněné tuhostí ložiska, konstrukcí)
- Pro přímý pohyb hřídele jsou potřeba bezdotykové sondy
Aplikace
Monitorování stavu strojů
- Rozměry ložiskového tělesa
- Celkový trend vibrací
- Vada ložiska detekce
- Obecná diagnostika strojů
Vibrace konstrukce
- Vibrace budov a základů
- Seismické monitorování (zemětřesení)
- Vibrace země od strojů
Modální analýza
- Měření strukturální odezvy na nárazy
- Určete vlastní frekvence a tvary módů
- Měření přenosové funkce
Seismické snímače, využívající vnitřní hmoty jako inerciální reference, tvoří základ měření vibrací při monitorování rotačních strojů. Pochopení seismického principu – jak zavěšené hmoty umožňují měření absolutního pohybu – vysvětluje jak možnosti, tak omezení akcelerometrů a snímačů rychlosti, tahounů průmyslových programů pro analýzu vibrací.
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 