Den Velometer (Geschwindigkeitssensor) verstehen
A Geschwindigkeitsmesser, genauer gesagt ein Geschwindigkeitswandler oder Geschwindigkeitssensor, ist eine Art von Wandler verwendet, um zu messen Vibration. Sein charakteristisches Merkmal ist, dass es ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das direkt proportional zur Geschwindigkeit der vibrierenden Oberfläche, an der es befestigt ist. Dies unterscheidet es von einem Beschleunigungsmesser, dessen Ausgangssignal proportional zu Beschleunigung, und von einem Näherungssensor, dessen Ausgangssignal proportional zu Verschiebung.
1. Definition: Was ist ein Velometer?
Da die Geschwindigkeit der Parameter ist, anhand dessen in den meisten internationalen Normen beurteilt wird, wie unruhig eine Maschine läuft, ist ein Sensor, der die Geschwindigkeit direkt misst, konzeptionell attraktiv. Der klassische Velometer ist ein in sich geschlossenes, selbstgenerierendes Gerät – er benötigt weder Stromversorgung noch Signalaufbereitung, um ein verwertbares Ausgangssignal zu erzeugen. Obwohl er in der modernen mobilen Datenerfassung mittlerweile seltener anzutreffen ist als der Beschleunigungsmesser, hat der Velometer nach wie vor echte Anwendungsbereiche, insbesondere bei der permanenten Überwachung von Maschinen mit mittlerer Drehzahl und als Teil der größeren Familie der seismische Wandler die die Bewegung im Verhältnis zum freien Raum und nicht im Verhältnis zu einer festen Struktur messen.
2. Funktionsweise eines Velometers
Herkömmliche Velometer sind elektrodynamische Sensoren. Sie funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie ein dynamisches Mikrofon oder ein Gitarren-Tonabnehmer und unterliegen dem Faradayschen Induktionsgesetz:
- Im Inneren des Gehäuses befindet sich eine Drahtspule, die an weichen Federn aufgehängt ist.
- Ein Permanentmagnet ist fest mit dem Gehäuse verbunden.
- Wenn der Sensor an einer vibrierenden Maschine angebracht ist, bewegen sich das Gehäuse und der Magnet mit der Maschinenoberfläche mit.
- Aufgrund ihrer Trägheit neigt die federnd gelagerte Spule dazu, im Raum stillzustehen (das ist das seismische Prinzip).
- Die Relativbewegung zwischen dem beweglichen Magneten und der nahezu stationären Spule induziert eine Spannung in der Spule.
- Nach dem Faradayschen Gesetz ist diese induzierte Spannung direkt proportional zur Geschwindigkeit der Relativbewegung – genau die Größe, die wir suchen.
Das Feder-Masse-System verhält sich nur oberhalb seiner eigenen Eigenfrequenz (oft im Bereich von 8–10 Hz), was die Untergrenze des Sensors im Niederfrequenzbereich darstellt. Es gibt auch moderne „piezoelektrische Velometer“: Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Beschleunigungssensoren mit integrierter Elektronik Integration eine Schaltung, die die Beschleunigung direkt im Sensor selbst in ein Geschwindigkeitssignal umwandelt und so die empfindlichen beweglichen Teile der elektrodynamischen Bauweise umgeht.
3. Vor- und Nachteile von Velometern
Vorteile
- Direkte Geschwindigkeitsausgabe: Sie messen sofort die Geschwindigkeit – den Parameter, der am häufigsten zur Beurteilung herangezogen wird Schwingungsintensität bei Allzweckmaschinen im Frequenzbereich von etwa 10 Hz bis 1.000 Hz (gemäß ISO 20816(der moderne Nachfolger von ISO 10816). Eine Integration in das Analysegerät ist nicht erforderlich, wodurch die Signalkette einfach bleibt.
- Mit eigener Stromversorgung (passiv): Herkömmliche elektrodynamische Geschwindigkeitsmesser erzeugen ihr eigenes Signal und benötigen keine externe Stromversorgung, was in bestimmten industriellen Anlagen und in explosionsgefährdeten Bereichen von Vorteil ist.
- Gute Wiedergabe tiefer Frequenzen: Oberhalb ihrer Eigenfrequenz sind sie bei niedrigeren Frequenzen im Allgemeinen empfindlicher als viele Allzweck-Beschleunigungssensoren und liefern ein starkes, klares Signal an den Stellen, an denen Unwuchten und Fehlausrichtungen auftreten.
Nachteile
- Begrenzter Frequenzbereich: Ihr nutzbarer Frequenzbereich ist schmaler als der eines Beschleunigungssensors. Sie sind nicht für die hochfrequenten Stöße von Lagerdefekte oder Getriebedefekte, die deutlich über ihrem Roll-off liegen.
- Bewegliche Teile: Die interne Feder- und Spulenbaugruppe kann ermüden, sich verschieben oder sogar komplett ausfallen, insbesondere bei stark vibrierenden Betriebsbedingungen.
- Orientierungsempfindlichkeit: Sie müssen in der vorgesehenen Ausrichtung (vertikal oder horizontal) installiert werden, da die Federung durch die Schwerkraft vorgespannt wird.
- Größer und schwerer: Sie sind in der Regel viel größer und schwerer als ein moderner Beschleunigungsmesser, was bei leichten Konstruktionen zu einer hohen Massenbelastung führen kann.
- Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern: Starke externe Magnetfelder, wie sie beispielsweise in der Nähe großer Motoren auftreten, können sich in die Spule einkoppeln und die Messwerte verfälschen.
4. Velometer vs. Beschleunigungssensor
Für moderne tragbare Datenerfassung und Schwingungsdiagnostik, Die Beschleunigungsmesser ist der Sensor der Wahl. Sein Frequenzgang ist wesentlich breiter und flacher, sodass ein einziger Beschleunigungssensor sowohl die niederfrequenten Schwingungen aufgrund von Unwucht als auch die sehr hochfrequenten Schwingungen aufgrund von Lager- und Getriebeschäden erfasst. Der Schwingungsanalysator und integriert das Beschleunigungssignal elektronisch, um auf Wunsch die Geschwindigkeit oder den Weg anzuzeigen – ein robuster Sensor, der alle Funktionen des Velometers abdeckt und noch viel mehr. Genau so funktioniert das tragbare Zweikanal- Balanset-1A funktioniert in der Praxis so: Das Gerät erfasst die Beschleunigung über seine Beschleunigungssensoren, integriert diese zu einer Geschwindigkeit, um die Schwere der Störung anhand der ISO-Stufen zu bewerten, und nutzt dasselbe Signal zur Messung der 1×-Amplitude und -Phase, die für das Ein- und Zweiebenen-Auswuchten benötigt werden. Wenn Sie Messwerte zwischen verschiedenen Sensortypen umrechnen müssen, bietet unser Schwingungseinheiten-Umrechner wechselt nahtlos zwischen mm/s, µm und g.
Geschwindigkeitssensoren (Velometer) findet man heute daher vor allem als fest installierte Sensoren an Maschinen mit mittlerer Drehzahl – Ventilatoren, Pumpen und Motoren – und insbesondere in älteren Anlagen, wo sie ursprünglich als Überwachungsaufnehmer vorgesehen waren und Jahrzehnt für Jahrzehnt zuverlässig ihren Dienst verrichten.
