Pochopení smykových akcelerometrů

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

$2,358.31

Díly

Snímač vibrací

$107.47

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

$148.07

Zařízení

Balanset-4

$8,123.32

Díly

Magnetický stojan Insize-60-kgf

$54.93

Díly

Reflexní páska

$11.94

Zařízení

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definice: Co je to smykový akcelerometr?

Smykový akcelerometr (také nazývaný akcelerometr ve smykovém režimu) je typ piezoelektrický akcelerometr kde vnitřní seismická hmota působí na piezoelektrické krystalové prvky smykovým napětím (spíše než tlakovým napětím), když akcelerace dochází. Tato konfigurace ve smykovém režimu poskytuje vynikající izolaci základního napětí (odolnost vůči deformaci montážního povrchu), lepší tepelnou přechodovou odezvu a nižší citlivost na změny montážního momentu ve srovnání s konstrukcemi v kompresním režimu, což činí ze smykových akcelerometrů prvotřídní volbu pro kritické vibrace měření vyžadující nejvyšší přesnost a stabilitu.

I když jsou senzory ve smykovém režimu dražší než standardní akcelerometry v kompresním režimu, široce se používají v přesných aplikacích, referenčních standardech, systémech permanentního monitorování a všude, kde kvalita měření ospravedlňuje dodatečné náklady.

Konstrukce a princip fungování

Vnitřní design

• Středový příspěvek: Pevný montážní čep procházející středem senzoru
• Seismická hmotnost: Kroužek nebo válec kolem středového sloupku
• Piezoelektrické prvky: Krystaly vázané mezi hmotou a středovým sloupkem
• Předpětí: Hmota předpjatá proti krystalům
• Konfigurace smyku: Zrychlení způsobuje tangenciální (smykové) napětí na krystalech

Jak funguje smykový režim

1. Pouzdro zrychluje vibracemi
2. Seismická hmota odolává zrychlení (F = m × a)
3. Hmota se snaží posunout tečně vzhledem ke středovému sloupku
4. Vytváří smykové napětí v piezoelektrických prvcích
5. Smykové napětí generuje elektrický náboj
6. Náboj úměrný zrychlení

Výhody oproti kompresnímu režimu

Izolace základního napětí

Hlavní výhoda:

• Ohýbání montážní plochy přímo neovlivňuje napětí krystalu
• Smykové prvky izolované od základního přetvoření
• Lze bezchybně namontovat na tenké, ohebné konstrukce
• Kompresní režim zobrazuje falešné signály z deformace základny
• Rozhodující pro měření plechů a lehkých pouzder

Tepelná přechodová imunita

• Lepší potlačení teplotních změn
• Nižší pyroelektrický efekt (náboj ze změny teploty)
• Stabilnější nulový bod
• Důležité pro měření s teplotními výkyvy

Necitlivost na montážní moment

• Výkon je méně ovlivněn změnami utahovacího momentu svorníků
• Opakovatelnější instalace
• Méně kritická potřeba regulace točivého momentu

Lepší stabilita

• Nižší drift v čase
• Stabilnější kalibrace
• Preferováno pro reference a metrologii

Aplikace

Referenční standardy

• Kalibrace referenčních senzorů
• Laboratoře pro metrologii a normalizaci
• Kalibrační mastery back-to-back
• Nejvyšší požadovaná přesnost

Monitorování kritických strojů

• Trvalé monitorování vysoce hodnotných zařízení
• Jaderné elektrárny
• Velké turbínové stroje
• Kde je spolehlivost a přesnost na prvním místě

Přesná měření

• Modální testování a strukturální dynamika
• Výzkum a vývoj
• Akceptační testování
• Smluvní ověřovací měření

Obtížné montážní situace

• Tenké plechové konstrukce
• Lehké kryty strojů
• Flexibilní montážní plochy
• Kde by základní deformace ovlivnila senzory komprese

Výkonnostní charakteristiky

Frekvenční rozsah

• Podobné jako kompresní akcelerometry
• Nízká frekvence: 0,5–5 Hz v závislosti na provedení
• Vysoká frekvence: do rezonance (20–70 kHz v závislosti na velikosti)
• Velmi široký použitelný rozsah

Rozsah amplitudy

• Typicky ±50 g až ±500 g
• Podobné kompresním provedením
• Specializované verze pro vyšší nebo nižší rozsahy

Teplotní výkon

• Standardní: -50 až +120 °C
• Vysokoteplotní verze: do 175 °C
• Lepší tepelná stabilita než komprese
• Nižší posun nuly s teplotou

Úvahy o nákladech

Vyšší náklady

• Typicky 2–4× náklady na akcelerometry komprese
• Složitější výroba
• Vyžadovány přísnější tolerance
• Prémiové materiály a procesy

Zdůvodnění nákladů

• Kritické aplikace, kde je přesnost nezbytná
• Obtížné montážní situace
• Referenční standardy a kalibrace
• Dlouhodobé trvalé instalace
• Když jsou chyby v měření nákladné

Kritéria výběru

Zvolte režim smyku, když:

• Montáž na tenké nebo flexibilní konstrukce
• Očekávají se teplotní přechody
• Nejvyšší požadovaná přesnost
• Referenční nebo kalibrační aplikace
• Dlouhodobá trvalá instalace s kritickou stabilitou

Kompresní režim je vhodný, když:

• Rutinní průmyslový monitoring
• Pevné montážní plochy
• Rozpočtová omezení
• Standardní přesnost dostačující
• Dočasná měření

Výrobci a modely

• Většina výrobců akcelerometrů nabízí smykové konstrukce
• Často označované jako “prémiové” nebo “precizní” modely
• Průmyslové akcelerometry: mnoho z nich pracuje ve smykovém režimu
• K dispozici jsou verze s IEPE i nabíjecím režimem

Smykové akcelerometry představují prémiovou třídu piezoelektrických vibračních senzorů a nabízejí vynikající potlačení základního napětí, tepelnou stabilitu a přesnost měření ve srovnání s kompresními konstrukcemi. I když se vyznačují vyššími náklady, jsou smykové senzory optimální volbou v kritických aplikacích, kde je nejdůležitější kvalita měření, náročné montážní podmínky nebo dlouhodobá stabilita.

---

← Zpět na hlavní index