Forståelse af spændingstilstandsaccelerometre
Definition: Hvad er et spændingsmodusaccelerometer?
Spændingstilstandsaccelerometer er en piezoelektrisk accelerometer med indbygget signalbehandlingselektronik, der konverterer den højohmede ladning fra det piezoelektriske element til en lavohmed spændingsudgang. Dette udtryk er i bund og grund synonymt med IEPE accelerometer (Integrated Electronics Piezo-Electric) og ICP® (Integrated Circuit Piezoelectric, et varemærke tilhørende PCB Piezotronics). Betegnelsen "spændingstilstand" understreger, at outputtet er spænding (typisk mV pr. g) snarere end ladning (pC pr. g), hvilket adskiller det fra accelerometre i ladningstilstand.
Spændingsmodus accelerometre er blevet den overvældende standard i industrien vibrationer overvågning, der tegner sig for over 95% af applikationer på grund af deres enkelhed (ingen ekstern forstærker nødvendig), brugervenlighed (enkel to-tråds forbindelse) og omkostningseffektivitet. Forståelsen af, at spændingstilstand, IEPE og ICP alle refererer til stort set den samme teknologi, hjælper med at navigere i produktspecifikationer og litteratur.
Nøgleegenskaber
Integreret elektronik
- Mikroelektronisk forstærker indbygget i sensorhuset
- Konverterer højimpedansladning til lavimpedansspænding
- Bruger typisk FET- eller IC-forstærker
- Drevet af konstant strøm fra måleinstrument
Outputformat
- Følsomhed: Typisk 10-1000 mV/g
- Fælles: 100 mV/g industristandard
- Signaltype: AC-spænding proportional med accelerationen
- Impedans: Lav (< 100 ohm udgangsimpedans)
Strømkrav
- Konstant strøm: 2-20 mA typisk (4 mA fælles)
- Forsyningsspænding: 18-30 VDC
- Biasspænding: 8-12 VDC på udgang
- To-tråds: Strøm og signal på samme kabel
Fordele
Systemens enkelhed
- Ingen ekstern ladningsforstærker påkrævet
- Direkte forbindelse til instrumentet
- Lavere samlede systemomkostninger
- Reduceret kompleksitet og færre fejlpunkter
Kabelfunktion
- Lavimpedans driver lange kabler (op til 300 m)
- Standard billigt koaksialkabel
- God støjimmunitet
- Fleksibel installation
Brugervenlighed
- Enkel plug-and-play-betjening
- Minimal opsætning kræves
- Standardiseret grænseflade
- Bredt kompatibel med instrumenter
Sammenligning med opladningstilstand
Spændingstilstand (IEPE) fordele
- Enklere system (ingen ekstern forstærker)
- Lavere omkostninger
- Lang kabelkapacitet
- Bedre støjimmunitet
- Nemmere at bruge
Fordele ved opladningstilstand
- Højere temperaturkapacitet (op til 650°C vs. 175°C)
- Strålingshårdhed (nukleare anvendelser)
- Ingen aktiv elektronik, der kan svigte
- Kun specialiserede applikationer
Udvælgelse
- Spændingstilstand: 95%+ af industrielle applikationer
- Opladningstilstand: Kun når temperaturen er > 175°C eller der er stråling til stede
Fælles specifikationer
Følsomhedsindstillinger
- 10 mV/g: Høj vibration, stød (±500g rækkevidde)
- 50 mV/g: Generelt formål (±100 g område)
- 100 mV/g: Industristandard (±50 g område)
- 500-1000 mV/g: Lav vibration, præcision (±5-10g område)
Frekvensrespons
- Lavfrekvens: 0,5-5 Hz (-3 dB, AC-koblet)
- Højfrekvens: til resonans (10-70 kHz afhængigt af størrelse)
- Kan bruges op til 1/3 resonansfrekvens
Temperaturklassificering
- Standard: -50 til +120°C
- Udvidet: -50 til +150°C
- Høj temperatur: -50 til +175°C
- Over 175°C: opladningstilstand påkrævet
Varianter og teknologier
Designvariationer
- Kompressionstilstand IEPE (mest almindelig, økonomisk)
- Forskydningstilstand IEPE (premium, bedre ydeevne)
- Differentiel udgang (bedre common-mode-afvisning)
- Støjsvag (ultra-lavt støjniveau for præcision)
Pakketyper
- Industriel (hermetisk forseglet, robust)
- Miniature (lille størrelse til anvendelser med begrænset plads)
- Triaksial (tre ortogonale akser i én pakke)
- Subminiature (< 10 gram)
Terminologiforklaring
Tilsvarende vilkår
- Spændingstilstand: Generisk deskriptor
- IEPE: Integreret elektronik piezoelektrisk (standardudtryk)
- ICP®: Integreret kredsløb piezoelektrisk (varemærke tilhørende PCB Piezotronics)
- CCLD: Constant Current Line Drive (Brüel & Kjær sigt)
- Deltatron: Brüel & Kjær-mærket
- Alle: Grundlæggende samme teknologi med indbygget elektronik og konstant strømforsyning
Bedste praksis
Udvælgelse
- 100 mV/g følsomhed for generelle maskiner
- Industrihus til barske miljøer
- Passende temperaturklassificering til anvendelse
- Hermetisk forseglet til forurenede miljøer
Installation
- Stiftmontering til højfrekvente målinger
- Klæbemiddel til semi-permanente installationer
- Magnetisk til rutemålinger
- Passende montering afgørende for ydeevne
Opretholdelse
- Periodisk kalibrering (årligt for kritiske)
- Kabelinspektion
- Monteringsverifikation
- Funktionstjek før kritiske målinger
Spændingsmodus accelerometre (IEPE/ICP) er arbejdshestens sensorer inden for moderne industriel vibrationsovervågning, der kombinerer fordelene ved piezoelektrisk transduktion med integreret elektronik for enkelhed og pålidelighed. Deres dominans i felten afspejler den optimale balance mellem ydeevne, omkostninger og brugervenlighed for langt de fleste tilstandsovervågnings- og diagnosticeringsapplikationer inden for roterende maskiner.