Forståelse af ladningsforstærkere

Enheder

Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A.

$2,358.31

Dele

Vibrationssensor

$107.47

Dele

Optisk sensor (laser-tachometer)

$148.07

Enheder

Balanset-4

$8,123.32

Dele

Magnetisk stativ i størrelse 60 kgf

$54.93

Dele

Reflekterende tape

$11.94

Enheder

Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definition: Hvad er en ladningsforstærker?

Ladeforstærker er en elektronisk signalbehandlingsenhed, der konverterer den højohmede ladningsudgang (målt i picocoulomb, pC) fra opladningstilstand piezoelektriske accelerometre til en lavimpedansspændingsudgang, der er egnet til transmission via kabler og behandling med måleinstrumenter. Ladningsforstærkeren fungerer som en impedansomformer og forstærker, hvilket muliggør brugen af ladetilstandssensorer, der kan fungere ved ekstreme temperaturer og barske forhold, hvor IEPE accelerometre ville mislykkes.

Selvom de er mindre almindelige i rutinemæssig industriel overvågning (erstattet af enklere IEPE-sensorer), er ladningsforstærkere fortsat essentielle til specialiserede applikationer, der kræver ekstrem temperaturkapacitet (over 175 °C), nukleare miljøer eller situationer, hvor sensorelektronik ikke kan tolereres. Forståelse af ladningsforstærkerens funktion er vigtig for højtemperaturovervågning. vibrationer overvågnings- og historiske målesystemer.

Driftsprincip

Ladning-til-spændingskonvertering

• Piezoelektrisk sensor genererer ladning (Q) proportional med accelerationen
• Ladning opsamlet på speciel støjsvag kabelkapacitans
• Ladningsforstærker integrerer ladning ved hjælp af feedbackkondensator
• Udgangsspænding V = Q / Cfeedback
• Resultat: Lavimpedansspændingsudgang (typisk ±10V fuld skala)

Vigtige kredsløbsfunktioner

• Meget høj indgangsimpedans (>10^12 ohm) for at undgå ladningslækage
• Feedbackkondensator definerer forstærkning/følsomhed
• Feedbackmodstand indstiller lavfrekvensrespons
• Lavstøjsdesign afgørende for svage signaler
• Flere forstærkningsindstillinger til forskellige sensorfølsomheder

Fordele ved opladningssystemer

Ekstrem temperaturkapacitet

• Ladesensorer fungerer op til 650°C (nogle op til 1000°C)
• Ingen elektronik i sensoren, der kan svigte på grund af varme
• Essentiel for udstødningssystemer, ovne, motorer
• IEPE begrænset til ~175°C maksimum

Strålingsmodstand

• Ingen aktiv elektronik i sensoren
• Velegnet til nukleare miljøer
• IEPE-elektronik beskadiget af stråling

Kabeludskiftelighed

• Kan ændre kabellængden uden omkalibrering
• Opladningsufølsom over for kabelkapacitans (inden for grænserne)
• Fleksibilitet i installationen

Ulemper og udfordringer

Systemkompleksitet

• Kræver separat ekstern ladeforstærker (pris, størrelse)
• Flere komponenter = flere potentielle fejlpunkter
• Opsætning og konfiguration er mere kompleks end IEPE

Kabelkrav

• Skal bruge et specielt støjsvagt kabel
• Kabelbevægelse kan generere støj (triboelektrisk effekt)
• Kablet skal fastgøres for at forhindre vibrationer
• Dyrere end standard koaksialkabel
• Praktisk længdegrænse ~100m typisk

Følsomhed over for fugt

• Høj impedans følsom over for isolationsmodstand
• Fugt kan forårsage signaldrift eller støj
• Kræver god tætning og kabeltilstand

Hvornår skal man bruge opladningstilstand

Nødvendige applikationer

• Høj temperatur: >175°C (udstødningssystemer, ovne, ovne, motortest)
• Nukleare miljøer: Stråling, der overstiger elektronikkens tolerance
• Eksplosive atmosfærer: Egenesikre sensorer uden aktiv elektronik
• Forskning: Specialiseret testning, der kræver opladningstilstandskarakteristika

Anbefales ikke når

• Standard industriel overvågning (brug IEPE i stedet)
• Lange kabler i elektrisk støjende miljø
• Budgetbegrænsninger (dyre ladeforstærkere)
• Rutinemæssig tilstandsovervågning (kompleksitet ikke begrundet)

Funktioner i ladeforstærkeren

Indstillinger for forstærkning/følsomhed

• Justerbar for at matche sensorfølsomhed
• Typiske områder: 0,1-1000 mV/pC
• Tillader brug af forskellige sensorer med samme forstærker
• Skal kalibreres for at sensoren kan bruges

Frekvensresponskontrol

• Justerbar højpasfilterafbrydelse (typisk 0,1-10 Hz)
• Lavpasfilter til anti-aliasing
• Integrations-/differentieringsfunktioner
• Optimeret til applikationskrav

Kabeldrevfunktion

• Lavimpedansudgang driver lange kabler til instrumenter
• Typisk ±10V udgang
• Kan styre flere instrumenter efter behov

Opsætning og kalibrering

Konfiguration

1. Tilslut sensoren til ladeforstærkeren med et støjsvagt kabel
2. Indstil forstærkerforstærkningen til at matche sensorfølsomheden
3. Indstil frekvensområde (højpas- og lavpasfiltre)
4. Tilslut forstærkerudgang til måleinstrument
5. Bekræft end-to-end kalibrering med kendt excitation

Kalibreringsverifikation

• Kalibrering af rystebord
• Bærbar kalibrator (håndholdt exciter)
• Back-to-back sammenligning med referencesensor
• Kontroller følsomhed og frekvensrespons

Moderne tendenser

Faldende brug

• IEPE har erstattet opladningstilstand i de fleste applikationer
• Enklere, billigere, nemmere at bruge
• Opladningstilstand henvist til specialiserede applikationer
• Nogle faciliteter udfaser opladningssystemer

Resterende ansøgninger

• Højtemperaturovervågning (gasturbiner, motorer)
• Atomkraftværker
• Forskningslaboratorier
• Præcisionsmålinger, der kræver fordele ved opladningstilstand
• Vedligeholdelse af ældre systemer

Ladningsforstærkere er specialiserede signalbehandlingsenheder, der muliggør brugen af piezoelektriske accelerometre i ladningstilstand under ekstreme forhold, hvor IEPE-sensorer ikke kan fungere. Selvom deres kompleksitet og omkostninger har begrænset dem til specialiserede anvendelser, er forståelsen af ladningsforstærkerens drift fortsat vigtig for overvågning af vibrationer ved høje temperaturer og vedligeholdelse af ældre målesystemer i industrielle anlæg.

---

← Tilbage til hovedindekset