Hvad er et accelerometer? En guide til vibrationsanalyse

Definition: Kernen i vibrationsmåling

En accelerometer er en transducer (eller sensor), der konverterer mekanisk bevægelse, specifikt acceleration fra vibration eller stød, til et proportionalt elektrisk signal. Det er den mest anvendte sensor inden for prædiktiv vedligeholdelse og tilstandsovervågning. Ved at måle accelerationen af en maskins komponenter leverer et accelerometer de rådata, der er nødvendige for at diagnosticere en bred vifte af mekaniske og elektriske fejl, fra lejefejl til ubalance og forkert justering.

Hvordan fungerer accelerometre? Det piezoelektriske princip

Selvom der findes flere typer accelerometre, er langt de fleste, der bruges til overvågning af industrimaskiner, baseret på piezoelektrisk effektHer er en forenklet oversigt over, hvordan de fungerer:

1. Piezoelektrisk krystal: Inde i accelerometeret er en lille masse fastgjort til en piezoelektrisk krystal (ofte en type keramik som PZT).
2. Anvendelig kraft: Når maskinen vibrerer, bevæger sensorhuset sig med den. På grund af inerti modstår den indre masse denne bevægelse og udøver en kraft på krystallen.
3. Generering af et signal: Den piezoelektriske krystal har en unik egenskab: når den komprimeres eller belastes, genererer den en lille elektrisk ladning (en spænding), der er direkte proportional med den påførte kraft.
4. Output: Dette spændingssignal betinges derefter af intern elektronik og transmitteres via et kabel til en dataopsamler eller et overvågningssystem. Udgangssignalet er en analog repræsentation af maskinens acceleration på det tidspunkt.

Typer af accelerometre

Forskellige anvendelser kræver forskellige typer accelerometre, hver med sine egne styrker.

Generelle accelerometre

Disse er arbejdshestene inden for industriel overvågning. De har typisk en følsomhed på 100 mV/g og et frekvensområde, der er egnet til de fleste almindelige maskiner som pumper, motorer og ventilatorer (f.eks. fra 2 Hz til 10 kHz).

MEMS Accelerometre

Mikroelektromekaniske systemer (MEMS) accelerometre er siliciumbaserede sensorer. De er meget små, har et lavt strømforbrug og er omkostningseffektive. Selvom de traditionelt har været mindre følsomme end piezoelektriske typer, forbedres moderne MEMS-sensorer hurtigt og er almindelige i bærbar elektronik, bilindustrien og nogle billigere tilstandsovervågningssystemer.

Piezoresistive accelerometre

Disse sensorer bruges til stødtest og måling af lavfrekvent bevægelse. De kan måle ned til 0 Hz (DC-acceleration), hvilket er nyttigt til applikationer som måling af den konstante acceleration i en centrifuge.

Højfrekvente accelerometre

Specielt designet til at detektere højfrekvente hændelser, såsom defekter i gear og lejer i tidlige stadier. De har en mindre masse og en højere resonansfrekvens, hvilket gør det muligt for dem at måle vibrationer op til 20 kHz eller mere præcist.

Vigtige specifikationer og valg

Når ingeniører vælger et accelerometer, overvejer de flere nøgleparametre:

• Følsomhed (mV/g): En højere følsomhed giver et stærkere signal, hvilket er bedre til måling af lavniveauvibrationer. 100 mV/g er en almindelig standard.
• Frekvensrespons: Frekvensområde sensoren kan måle nøjagtigt. Dette skal stemme overens med maskinens forventede fejlfrekvenser.
• Temperaturområde: Sensoren skal kunne modstå driftstemperaturen på den maskinoverflade, hvor den er monteret.
• Monteringsmetode: Den måde, sensoren er fastgjort til maskinen på (boltmontering, klæbemiddel, magnet) påvirker nøjagtigheden af højfrekvente målinger betydeligt. En boltmontering giver den bedste forbindelse og frekvensrespons.

Anvendelser inden for tilstandsovervågning

Accelerometre er grundlæggende for næsten alle vibrationsanalyseopgaver, herunder:

• Prædiktive vedligeholdelsesprogrammer: Indsamling af rutinemæssige vibrationsdata for at udvikle tendenser i maskinens tilstand og forudsige fejl.
• Fejldiagnose: Identificering af specifikke problemer som ubalance, forkert justering, løshed og lejeslid.
• Accepttest: Verifikation af, at nye eller reparerede maskiner overholder vibrationsspecifikationerne.
• Modalanalyse: Undersøgelse af en strukturs naturlige frekvenser og modeformer.

← Tilbage til hovedindekset