Pochopení triboelektrického šumu

Definice: Co je triboelektrický šum?

Triboelektrický šum je forma elektrického rušení, která může kontaminovat vibrační signály, zejména ty z piezoelektrických akcelerometryJedná se o nízkofrekvenční šumový signál, který vzniká, když je samotný kabel senzoru vystaven mechanickému pohybu, jako je ohýbání, deformace nebo náraz. Tento šum nesouvisí se skutečnými vibracemi měřeného stroje, a proto může vést k významným chybám měření, pokud není správně kontrolován.

Příčina: Triboelektrický jev

Hluk je generován tím, triboelektrický efekt, což je jev, při kterém se vytváří statický náboj, když se dva různé materiály dostanou do kontaktu a poté od sebe oddělí. Typický koaxiální kabel akcelerometru se skládá z centrálního vodiče, dielektrické (izolační) vrstvy a vnějšího stínění.

Když je kabel ohnutý, dielektrikum a vnější stínění se o sebe třou a vytvářejí malé množství statického náboje. Tento náboj vytváří napětí, které je snímáno vysoce citlivým zesilovačem připojeným k piezoelektrickému senzoru. Výsledkem je nízkofrekvenční „dunění“ neboli falešný napěťový skok ve vibračním signálu, který nemá nic společného s vibracemi stroje.

Charakteristiky triboelektrického šumu

• Nízká frekvence: Šum je převážně nízkofrekvenční jev, typicky se vyskytuje pod 10 Hz.
• Falešné hroty: Často se projevuje jako náhodné, vysokoamplitudové hroty v časový průběh.
• Spektrum „sjezdovky“: V Spektrum FFT, může přispívat k efektu „sjezdovky“, kdy je hladina šumu na nízkofrekvenčním konci spektra velmi vysoká a poté klesá.
• Neopakovatelné: Hluk není synchronní s rotací stroje a mezi měřeními se nedá opakovat.

Proč je to problém?

Triboelektrický šum může maskovat skutečné nízkofrekvenční vibrační signály ze stroje. To je významný problém při analýze pomaluběžných strojů, kde se důležité diagnostické informace (jako je nevyváženost a nesouosost při 1X ot./min) nacházejí na těchto nízkých frekvencích. Šum může tyto skutečné signály buď skrýt, nebo za ně být zaměněn, což vede k chybné diagnóze.

Jak zabránit triboelektrickému šumu

Triboelektrickému šumu se předchází správným výběrem kabelů a technikami instalace:

1. Používejte vysoce kvalitní kabel s nízkým šumem: Renomovaní výrobci senzorů nabízejí kabely s „nízkým šumem“. Tyto kabely mají mezi dielektrikem a vnějším stíněním nanesenou speciální vodivou grafitovou vrstvu. Tato vrstva funguje jako odvod, zabraňuje hromadění statického náboje a dramaticky snižuje triboelektrický jev.
2. Zajištění kabelu: Toto je nejdůležitější praktický krok. Kabel by měl být pevně připevněn nebo přilepen k povrchu stroje co nejblíže k senzoru. Tím se zajistí, že kabel bude vibrovat *spolu* se strojem, místo aby se ohýbal a pohyboval samostatně. Jakékoli volné smyčky nebo visící části kabelu jsou hlavními zdroji hluku.
3. Zabraňte nárazům do kabelů: Ujistěte se, že kabel je veden mimo dosah zdrojů nárazů nebo vibrací, jako jsou rotující hřídele nebo jiné pohyblivé části stroje.
4. Správné uzemnění: I když to přímo nesouvisí s triboelektrickým jevem, zajištění správného uzemnění senzoru a kabeláže podle pokynů výrobce je nezbytné pro prevenci dalších forem elektrického šumu, jako jsou zemní smyčky.

Použitím správného typu kabelu a především jeho řádným upevněním lze téměř zcela eliminovat účinky triboelektrického šumu, což vede k čistším a spolehlivějším nízkofrekvenčním vibračním datům.

← Zpět na hlavní index