Was versteht man unter Sensorempfindlichkeit?

Die Sensorempfindlichkeit ist das Verhältnis von elektrischem Ausgangssignal zu mechanischer Eingangsgröße. Bei Beschleunigungsmessern wird sie typischerweise in mV/g (z. B. 100 mV/g) angegeben. Bei Geschwindigkeitssensoren in mV/(mm/s) oder mV/(in/s). Eine höhere Empfindlichkeit bedeutet ein größeres Ausgangssignal bei gleichem Schwingungspegel.

Wie wähle ich die richtige Empfindlichkeit?

Eine höhere Empfindlichkeit (z. B. 500 mV/g) verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis bei schwachen Vibrationen, begrenzt aber den maximal messbaren Wert. Für Messungen hoher g-Werte ist eine geringere Empfindlichkeit (z. B. 10 mV/g) erforderlich. Die Empfindlichkeit sollte an die erwarteten Vibrationspegel und den Eingangsmessbereich des Datenerfassungssystems angepasst werden.

Was ist der Dynamikbereich eines Sensors?

Der Dynamikbereich ist das Verhältnis zwischen dem maximal messbaren Signal und dem Rauschpegel und wird üblicherweise in dB angegeben. Bei IEPE-Sensoren beträgt der maximale Ausgangswert typischerweise ±5 V Spitze. Dynamikbereich = 20 × log₁₀(Vmax/Vnoise).

Womit wird der IEPE (ICP)-Sensor mit Strom versorgt?

IEPE-Sensoren (Integrated Electronics Piezo-Electric) benötigen eine Konstantstromanregung (typischerweise 2–20 mA) bei einer Gleichspannung von 18–30 V. Das Wechselstrom-Vibrationssignal überlagert die Gleichspannung. ICP ist eine Marke von PCB Piezotronics für die IEPE-Technologie.

Kann ich einen Spannungsteiler verwenden, um das Sensorausgangssignal an mein Datenerfassungssystem anzupassen?

Ja, aber dadurch verschlechtert sich das Signal-Rausch-Verhältnis. Bessere Ansätze: einen Sensor mit geeigneter Empfindlichkeit verwenden, den Eingangsbereich des Datenerfassungssystems anpassen oder einen Signalaufbereiter mit programmierbarer Verstärkung einsetzen.

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Empfindlichkeitsrechner für Vibrationssensoren

Berechnen Sie die Ausgangssignalspannung des Sensors anhand der Empfindlichkeit und des Vibrationspegels. Bestimmen Sie den Dynamikbereich und die maximal messbare Amplitude für IEPE-Beschleunigungs- und Geschwindigkeitssensoren.

BeschleunigungsmesserGeschwindigkeitssensormV/g · mV/(mm/s)

Ergebnisse

Ausgangssignalspannung

—

Maximal messbarer Pegel

—

Ausgabe als % des Skalenendwerts

—

Dynamikbereich

—

Signalpegel (dBV)

—

Ausgangssignalspannung

Maximal messbarer Pegel

Gängige Sensortypen

Typ	Typische Empfindlichkeit	Reichweite	Frequenzbereich
Allgemeiner IEPE-Beschleunigungssensor	100 mV/g	±50 g	0,5–10 kHz
Niederfrequenz-Beschleunigungssensor	500–1000 mV/g	±5 g	0,1–1 kHz
Stoßbeschleunigung	1–10 mV/g	±500–5000 g	1–20 kHz
Geschwindigkeitssensor	4–20 mV/(mm/s)	0,1–100 mm/s	1–1 kHz

Beispiel – Standard-Beschleunigungsmesser

Gegeben: Empfindlichkeit = 100 mV/g, Vibration = 5 g Spitze, Maximale Ausgangsspannung = 5 V Spitze

V_out = 100 × 5 / 1000 = 0,500 V Spitze

Maximales Level = 5000 / 100 = 50 g Spitze

Ausgabe = 0,5 / 5 × 100 = 10 % des Skalenendwerts

⚠️ Hinweis: Wird die maximale Ausgangsspannung überschritten, wird das Signal abgeschnitten und verzerrt. Stellen Sie stets sicher, dass die erwarteten Vibrationswerte innerhalb des Messbereichs des Sensors liegen.