Κατανόηση των ενισχυτών φόρτισης
Ορισμός: Τι είναι ένας ενισχυτής φορτίου;
Ενισχυτής φόρτισης είναι μια ηλεκτρονική συσκευή επεξεργασίας σήματος που μετατρέπει την έξοδο φορτίου υψηλής σύνθετης αντίστασης (μετρούμενη σε picocoulomb, pC) από τη λειτουργία φόρτισης. πιεζοηλεκτρικά επιταχυνσιόμετρα σε έξοδο τάσης χαμηλής σύνθετης αντίστασης κατάλληλη για μετάδοση μέσω καλωδίων και επεξεργασία από όργανα μέτρησης. Ο ενισχυτής φορτίου λειτουργεί ως μετατροπέας και ενισχυτής σύνθετης αντίστασης, επιτρέποντας τη χρήση αισθητήρων λειτουργίας φόρτισης που μπορούν να λειτουργούν σε ακραίες θερμοκρασίες και σκληρές συνθήκες όπου Επιταχυνσιόμετρα IEPE θα αποτύγχανε.
Ενώ είναι λιγότερο συνηθισμένοι στην καθημερινή βιομηχανική παρακολούθηση (αντικαθίστανται από απλούστερους αισθητήρες IEPE), οι ενισχυτές φορτίου παραμένουν απαραίτητοι για εξειδικευμένες εφαρμογές που απαιτούν ικανότητα ακραίων θερμοκρασιών (πάνω από 175°C), πυρηνικά περιβάλλοντα ή καταστάσεις όπου τα ηλεκτρονικά αισθητήρων δεν μπορούν να γίνουν ανεκτά. Η κατανόηση της λειτουργίας του ενισχυτή φορτίου είναι σημαντική για υψηλές θερμοκρασίες. δόνηση συστήματα παρακολούθησης και ιστορικών μετρήσεων.
Αρχή Λειτουργίας
Μετατροπή Φόρτισης σε Τάση
- Πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας παράγει φορτίο (Q) ανάλογο με την επιτάχυνση
- Φόρτιση που συλλέγεται σε ειδική χωρητικότητα καλωδίου χαμηλού θορύβου
- Ο ενισχυτής φόρτισης ενσωματώνει το φορτίο χρησιμοποιώντας πυκνωτή ανάδρασης
- Τάση εξόδου V = Q / Cανάδραση
- Αποτέλεσμα: Έξοδος τάσης χαμηλής σύνθετης αντίστασης (συνήθως ±10V πλήρους κλίμακας)
Βασικά χαρακτηριστικά κυκλώματος
- Πολύ υψηλή αντίσταση εισόδου (>10^12 ohms) για την αποφυγή διαρροής φορτίου
- Ο πυκνωτής ανάδρασης ορίζει το κέρδος/ευαισθησία
- Η αντίσταση ανάδρασης ορίζει απόκριση χαμηλής συχνότητας
- Σχεδιασμός χαμηλού θορύβου κρίσιμος για αδύναμα σήματα
- Πολλαπλές ρυθμίσεις κέρδους για διαφορετικές ευαισθησίες αισθητήρων
Πλεονεκτήματα των συστημάτων λειτουργίας φόρτισης
Δυνατότητα ακραίων θερμοκρασιών
- Οι αισθητήρες λειτουργίας φόρτισης λειτουργούν στους 650°C (μερικοί στους 1000°C)
- Δεν υπάρχουν ηλεκτρονικά στον αισθητήρα για να παρουσιάσουν βλάβη λόγω θερμότητας
- Απαραίτητο για συστήματα εξάτμισης, καυστήρες, κινητήρες
- Το IEPE περιορίζεται στους ~175°C μέγιστο
Αντίσταση στην ακτινοβολία
- Δεν υπάρχουν ενεργά ηλεκτρονικά στον αισθητήρα
- Κατάλληλο για πυρηνικά περιβάλλοντα
- Ηλεκτρονικά συστήματα IEPE έχουν υποστεί ζημιές από ακτινοβολία
Εναλλαξιμότητα καλωδίων
- Μπορεί να αλλάξει το μήκος του καλωδίου χωρίς επαναβαθμονόμηση
- Μη ευαίσθητο στο φορτίο στην χωρητικότητα του καλωδίου (εντός ορίων)
- Ευελιξία στην εγκατάσταση
Μειονεκτήματα και Προκλήσεις
Πολυπλοκότητα συστήματος
- Απαιτείται ξεχωριστός εξωτερικός ενισχυτής φορτίου (κόστος, μέγεθος)
- Περισσότερα εξαρτήματα = περισσότερα πιθανά σημεία βλάβης
- Η εγκατάσταση και η διαμόρφωση είναι πιο περίπλοκες από το IEPE
Απαιτήσεις καλωδίων
- Πρέπει να χρησιμοποιήσετε ειδικό καλώδιο χαμηλού θορύβου
- Η κίνηση του καλωδίου μπορεί να δημιουργήσει θόρυβο (τριβοηλεκτρικό φαινόμενο)
- Το καλώδιο πρέπει να ασφαλιστεί για την αποφυγή κραδασμών
- Πιο ακριβό από το τυπικό ομοαξονικό
- Πρακτικό όριο μήκους ~100 μέτρα συνήθως
Ευαισθησία στην υγρασία
- Υψηλή σύνθετη αντίσταση ευαίσθητη στην αντίσταση μόνωσης
- Η υγρασία μπορεί να προκαλέσει απόκλιση σήματος ή θόρυβο
- Απαιτείται καλή στεγανοποίηση και καλή κατάσταση καλωδίου
Πότε να χρησιμοποιείτε τη λειτουργία φόρτισης
Απαιτούμενες αιτήσεις
- Υψηλή θερμοκρασία: >175°C (συστήματα εξάτμισης, φούρνοι, κλίβανοι, δοκιμές κινητήρων)
- Πυρηνικά Περιβάλλοντα: Ακτινοβολία που υπερβαίνει την ανοχή των ηλεκτρονικών
- Εκρηκτικές Ατμόσφαιρες: Εγγενώς ασφαλείς αισθητήρες χωρίς ενεργά ηλεκτρονικά συστήματα
- Ερευνα: Εξειδικευμένες δοκιμές που απαιτούν χαρακτηριστικά τρόπου φόρτισης
Δεν συνιστάται όταν
- Τυπική βιομηχανική παρακολούθηση (χρησιμοποιήστε IEPE αντί αυτού)
- Μακρύ καλώδιο τρέχει σε ηλεκτρικά θορυβώδες περιβάλλον
- Περιορισμοί προϋπολογισμού (οι ενισχυτές φόρτισης είναι ακριβοί)
- Τακτική παρακολούθηση της κατάστασης (η πολυπλοκότητα δεν δικαιολογείται)
Χαρακτηριστικά ενισχυτή φόρτισης
Ρυθμίσεις κέρδους/ευαισθησίας
- Ρυθμιζόμενο για να ταιριάζει με την ευαισθησία του αισθητήρα
- Τυπικά εύρη: 0,1-1000 mV/pC
- Επιτρέπει τη χρήση διαφορετικών αισθητήρων με τον ίδιο ενισχυτή
- Πρέπει να βαθμονομηθεί για τον αισθητήρα που χρησιμοποιείται
Έλεγχος απόκρισης συχνότητας
- Ρυθμιζόμενη αποκοπή φίλτρου υψηλής διέλευσης (τυπική 0,1-10 Hz)
- Φίλτρο χαμηλής διέλευσης για εξομάλυνση
- Συναρτήσεις ολοκλήρωσης/διαφοροποίησης
- Βελτιστοποιημένο για τις απαιτήσεις της εφαρμογής
Δυνατότητα οδήγησης καλωδίου
- Έξοδος χαμηλής σύνθετης αντίστασης οδηγεί μακριά καλώδια σε όργανα
- Συνήθως ±10V έξοδος
- Μπορεί να οδηγήσει πολλά όργανα εάν χρειαστεί
Ρύθμιση και βαθμονόμηση
Διαμόρφωση
- Συνδέστε τον αισθητήρα στον ενισχυτή φόρτισης με καλώδιο χαμηλού θορύβου
- Ρυθμίστε το κέρδος του ενισχυτή ώστε να ταιριάζει με την ευαισθησία του αισθητήρα
- Ορισμός εύρους συχνοτήτων (φίλτρα υψιπερατά και χαμηλοπερατά)
- Συνδέστε την έξοδο του ενισχυτή με το όργανο μέτρησης
- Επαλήθευση βαθμονόμησης από άκρο σε άκρο με γνωστή διέγερση
Επαλήθευση βαθμονόμησης
- Βαθμονόμηση τράπεζας ανακίνησης
- Φορητός βαθμονομητής (φορητός διεγέρτης)
- Σύγκριση διαδοχικών μετρήσεων με αισθητήρα αναφοράς
- Ελέγξτε την ευαισθησία και την απόκριση συχνότητας
Σύγχρονες Τάσεις
Μείωση Χρήσης
- Το IEPE έχει αντικαταστήσει τη λειτουργία φόρτισης στις περισσότερες εφαρμογές
- Απλούστερο, χαμηλότερο κόστος, ευκολότερο στη χρήση
- Η λειτουργία φόρτισης περιορίζεται σε εξειδικευμένες εφαρμογές
- Ορισμένες εγκαταστάσεις καταργούν σταδιακά τα συστήματα φόρτισης
Υπόλοιπες αιτήσεις
- Παρακολούθηση υψηλής θερμοκρασίας (αεριοστρόβιλοι, κινητήρες)
- Πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής
- Ερευνητικά εργαστήρια
- Μετρήσεις ακριβείας που απαιτούν πλεονεκτήματα λειτουργίας φόρτισης
- Συντήρηση παλαιών συστημάτων
Οι ενισχυτές φορτίου είναι εξειδικευμένες συσκευές επεξεργασίας σήματος που επιτρέπουν τη χρήση πιεζοηλεκτρικών επιταχυνσιόμετρων φόρτισης σε ακραίες συνθήκες όπου οι αισθητήρες IEPE δεν μπορούν να λειτουργήσουν. Ενώ η πολυπλοκότητα και το κόστος τους τους έχουν περιορίσει σε εξειδικευμένες εφαρμογές, η κατανόηση της λειτουργίας των ενισχυτών φορτίου παραμένει σημαντική για την παρακολούθηση των κραδασμών υψηλής θερμοκρασίας και τη διατήρηση παλαιών συστημάτων μέτρησης σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 