Den Velometer (Geschwindigkeitssensor) verstehen

1. Definition: Was ist ein Velometer?

A Velometer, formaler als Geschwindigkeitswandler oder Geschwindigkeitssensor bekannt, ist eine Art von Wandler verwendet, um zu messen Vibration. Sein Hauptmerkmal ist, dass es ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das direkt proportional zur Geschwindigkeit der Vibration.

Dies steht im Gegensatz zu einer Beschleunigungsmesser, das ein Signal proportional zu Beschleunigungund ein Näherungssensor, das ein Signal proportional zu Verschiebung. Obwohl Velometer in der modernen tragbaren Datenerfassung weniger verbreitet sind als Beschleunigungsmesser, haben sie dennoch wichtige Anwendungen, insbesondere bei der permanenten Überwachung von Maschinen mit mittlerer Geschwindigkeit.

2. Funktionsweise eines Velometers

Herkömmliche Velometer sind elektrodynamische Sensoren. Sie funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie ein dynamisches Mikrofon, basierend auf dem Faradayschen Induktionsgesetz:

1. Im Inneren des Sensorgehäuses befindet sich eine Drahtspule, die an weichen Federn aufgehängt ist.
2. Am Gehäuse des Sensors ist ein Permanentmagnet befestigt.
3. Wenn der Sensor an einer vibrierenden Maschine montiert ist, bewegen sich das Gehäuse und der Magnet mit der Maschine.
4. Aufgrund ihrer Trägheit bleibt die aufgehängte Spule relativ stationär im Raum.
5. Diese Relativbewegung zwischen dem beweglichen Magneten und der stationären Spule induziert eine Spannung in der Spule.
6. Nach dem Faradayschen Gesetz ist diese induzierte Spannung direkt proportional zur Geschwindigkeit der Relativbewegung.

Es gibt auch moderne „piezoelektrische Velometer“. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Beschleunigungsmesser mit einer eingebauten elektronischen Integrationsschaltung, die das Beschleunigungssignal im Sensor selbst in ein Geschwindigkeitssignal umwandelt.

3. Vor- und Nachteile von Velometern

Vorteile

• Direkte Geschwindigkeitsausgabe: Sie messen direkt die Geschwindigkeit, den am häufigsten verwendeten Parameter zur Beurteilung der Vibrationsstärke bei Mehrzweckmaschinen im Bereich von 10 Hz bis 1.000 Hz (pro ISO 10816). Der Analysator benötigt keine Integration, was die Messung vereinfachen kann.
• Selbstversorgend (Passiv): Herkömmliche elektrodynamische Velometer benötigen für den Betrieb keine externe Stromquelle, was bei bestimmten industriellen Anwendungen von Vorteil sein kann.
• Gute Niederfrequenzantwort: Sie sind im Allgemeinen bei niedrigeren Frequenzen empfindlicher als viele allgemeine Beschleunigungsmesser.

Nachteile

• Eingeschränkter Frequenzbereich: Sie haben einen eingeschränkteren nutzbaren Frequenzbereich als Beschleunigungssensoren. Sie sind nicht geeignet für die Erfassung hochfrequenter Stöße, die mit Lagerdefekte oder Getriebedefekte.
• Bewegliche Teile: Das interne Feder- und Spulensystem kann mit der Zeit verschleißen oder brechen, insbesondere in Umgebungen mit starken Vibrationen.
• Orientierungsempfindlichkeit: Sie müssen in der Ausrichtung montiert werden, für die sie vorgesehen sind (z. B. vertikal oder horizontal).
• Größer und schwerer: Sie sind in der Regel viel größer und schwerer als moderne Beschleunigungsmesser.
• Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern: Starke externe Magnetfelder (z. B. von großen Motoren) können ihren Betrieb stören.

4. Velometer vs. Beschleunigungsmesser

Für moderne portable Datenerfassung und Schwingungsdiagnostik, Die Beschleunigungsmesser ist der Sensor der Wahl. Dies liegt daran, dass Beschleunigungssensoren einen viel breiteren, flacheren Frequenzgang haben, wodurch sie sowohl die niederfrequenten Schwingungen durch Unwucht als auch die sehr hochfrequenten Schwingungen durch Lager- und Getriebefehler messen können. Der Schwingungsanalysator kann dann das Beschleunigungssignal einfach integrieren, um je nach Bedarf Geschwindigkeit oder Verschiebung anzuzeigen.

Velometer sind heute meist als fest installierte Sensoren an Maschinen mit mittlerer Geschwindigkeit wie Lüftern, Pumpen und Motoren zu finden, insbesondere in älteren Anlagen, wo sie als ursprünglicher Überwachungssensor spezifiziert waren.

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