Forståelse af IEPE-accelerometre
Definition: Hvad er et IEPE accelerometer?
IEPE accelerometer (Integreret elektronik piezoelektrisk, også kaldet ICP®, spændingstilstand eller konstantstrømsaccelerometer) er et piezoelektrisk accelerometer med indbygget signalbehandlingselektronik, der drives af en konstant strøm (typisk 2-20 mA), der leveres gennem det samme to-trådskabel, der bærer udgangssignalet. Den interne elektronik konverterer den høje ohmske ladning fra den piezoelektriske krystal til en lavohmsk spændingsudgang, hvilket eliminerer behovet for ekstern ladningsforstærkere og muliggør brugen af simple, billige koaksialkabler over lange afstande.
IEPE accelerometre er blevet industristandarden for industrielle vibrationer overvågning, der anvendes i over 90% af applikationer på grund af deres enkelhed, pålidelighed og omkostningseffektivitet. De er den foretrukne sensor til tilstandsovervågning, afbalancering, og fejlfinding i de fleste industrielle miljøer.
Driftsprincip
Intern konstruktion
- Piezoelektrisk element: Genererer ladning proportional med acceleration
- Indbygget forstærker: FET- eller IC-forstærker inde i sensorhuset
- Impedanskonvertering: Konverterer højimpedansladning (pC) til lavimpedansspænding (mV)
- Enkelt kabel: To-lederkabel til både strøm og signal
Strøm- og signalvej
- Instrumentet leverer konstant strøm (typisk 4 mA)
- Strøm driver intern elektronik
- Vibration modulerer spændingen på samme kabel
- AC-koblet udgang (vibrationssignal) drives af DC-biasspænding
- Instrumentet adskiller jævnstrøm fra vekselstrømssignal
Vigtigste fordele
Enkelhed
- Ingen ekstern forstærker nødvendig
- Enkel to-trådsforbindelse
- Standard koaksialkabel (billig pris)
- Nem installation og opsætning
Lang kabelkapacitet
- Lavimpedansudgang driver lange kabler
- Kabellængder på op til 300 m (1000 ft) praktisk talt
- Minimal signalforringelse
- Ingen særlige krav til kabel
Støjimmunitet
- Lavimpedans, mindre modtagelig for elektrisk interferens
- Bedre EMI/RFI-afvisning end opladningstilstand
- Velegnet til elektrisk støjende miljøer
Omkostningseffektivitet
- Eliminerer dyre ladeforstærkere
- Reducerer systemomkostninger
- Lavere installationsomkostninger
- Sensorer i branchen er bredt tilgængelige
Specifikationer og ydeevne
Typiske specifikationer
- Følsomhed: 10-100 mV/g almindelig (100 mV/g standard)
- Frekvensområde: 0,5 Hz – 10 kHz (lavfrekvent afskæring fra AC-kobling)
- Måleområde: ±50 g til ±500 g typisk
- Temperaturområde: -50°C til +120°C standard; højtemperaturversioner op til +175°C
- Nødvendig strøm: 18-30 VDC, 2-20 mA konstant strøm
Ydeevneegenskaber
- Fremragende linearitet (typisk < 1% fejl)
- Lavt støjniveau gulv
- God frekvensresponsfladhed
- Stabil kalibrering over tid
Begrænsninger
Lavfrekvent respons
- AC-koblet udgang (kondensatorblokerer DC)
- Lavfrekvent afskæring typisk 0,5-2 Hz (-3 dB punkt)
- Kan ikke måle ægte DC eller meget langsomme ændringer
- Tilstrækkelig til de fleste maskiner (>300 o/min), men begrænsning ved meget lave hastigheder
Temperaturbegrænsninger
- Standard IEPE begrænset til ~120°C
- Højtemperaturversioner op til 175°C, men dyrere
- Over grænserne, elektronikken svigter
- Alternativ: accelerometre i opladningstilstand til meget høje temperaturer (>200°C)
Jordsløjfefølsomhed
- Moderat afvisning af fælles tilstand
- Kan påvirkes af jordpotentialforskelle
- Korrekt jording og isolering er vigtig
- Normalt ikke noget problem med korrekt installation
Applikationer
Tilstandsovervågning
- Rutebaseret dataindsamling med dataindsamlere
- Permanente online overvågningssystemer
- Midlertidig overvågning til fejlfinding
- Den mest almindelige industrielle vibrationssensor
Afbalancering
- Målinger af feltbalancering
- Butiksbalanceringsmaskiner
- Amplitude- og fasemåling
Accepttest
- Idriftsættelse af nyt udstyr
- Verifikation efter reparation
- Kontraktlig vibrationsverifikation
IEPE vs. andre accelerometertyper
IEPE vs. opladningstilstand
- IEPE: Indbygget elektronik, simpelt kabel, lavere omkostninger, begrænset temperatur
- Opladningstilstand: Ingen elektronik, kræver ladeforstærker, ekstreme temperaturer mulige
- Brug IEPE: 95% af industrielle applikationer
- Brugsgebyr: Ekstreme temperaturer (>175°C), nukleare miljøer, særlige anvendelser
IEPE vs. MEMS
- IEPE: Piezoelektrisk krystal, højere ydeevne, industristandard
- MEMS: Mikrobearbejdet silicium, lavere omkostninger, integrerede systemer
- IEPE-fordele: Bedre følsomhed, bredere båndbredde, dokumenteret pålidelighed
- MEMS-fordele: Lavere omkostninger, mindre størrelse, DC-respons
Bedste praksis for installation
Monteringsmetoder
- Stiftmontering: Bedste ydeevne, højeste frekvens (op til 10+ kHz)
- Klæbemiddel: God ydeevne, semi-permanent (op til 7-8 kHz)
- Magnetisk: Praktisk, acceptabel til rutinemæssig overvågning (op til 2-3 kHz)
- Håndholdt: Kun hurtig screening, begrænset nøjagtighed og frekvensområde
Overvejelser vedrørende kabel
- Brug et koaksialkabel af høj kvalitet
- Undgå kabelskader (knusning, skarpe bøjninger)
- Sikr kablet for at forhindre vibrationer
- Hold kabler væk fra højspændingskilder
- Verificér kontinuitet og isolering
Verifikation af strømforsyning
- Bekræft at instrumentet leverer korrekt konstant strøm (typisk 2-20 mA)
- Kontroller biasspændingen (typisk 8-12 VDC)
- Sørg for tilstrækkelig forsyningsspænding (18-30 VDC)
- Test med en kendt, fungerende sensor for at verificere instrumentet
IEPE-accelerometre repræsenterer den optimale balance mellem ydeevne, enkelhed og omkostninger til industriel vibrationsovervågning. Deres integrerede elektronik, enkle tilslutningsmuligheder og robuste ydeevne har gjort dem til det overvældende valg til tilstandsovervågning, balancering og fejlfindingsapplikationer på tværs af alle brancher og erstatter ældre opladningstilstands- og spændingsudgangsteknologier i de fleste standardapplikationer.
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 