Κατανόηση των σεισμικών μετατροπέων
Ορισμός: Τι είναι ένας σεισμικός μετατροπέας;
Σεισμικός μετατροπέας (ονομάζεται επίσης σεισμικός αισθητήρας ή αδρανειακός μετατροπέας) είναι ένας δόνηση Αισθητήρας που χρησιμοποιεί μια εσωτερική σεισμική μάζα (μάζα απόδειξης) που αιωρείται από ελατήρια ή άλλα εύκαμπτα στοιχεία ως αδρανειακή αναφορά για τη μέτρηση της απόλυτης κίνησης της βάσης του αισθητήρα. Όταν το περίβλημα του αισθητήρα δονείται, η αδρανειακή μάζα τείνει να παραμένει ακίνητη στο χώρο (πάνω από τη φυσική συχνότητα του συστήματος μάζας-ελατηρίου) και η σχετική κίνηση μεταξύ του δονούμενου περιβλήματος και της σχετικά ακίνητης μάζας μετριέται και μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα που αντιπροσωπεύει τη δόνηση.
Ο όρος “σεισμικός” προέρχεται από τη μέτρηση σεισμών (σεισμόμετρα) όπου χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά αυτή η αρχή—μια αιωρούμενη μάζα παραμένει σχετικά ακίνητη ενώ το έδαφος κινείται από κάτω της. Στην παρακολούθηση μηχανημάτων, τόσο μετατροπείς ταχύτητας και επιταχυνσιόμετρα είναι σεισμικοί μετατροπείς, αν και ο όρος συνδέεται συχνότερα με μετρήσεις ταχύτητας.
Αρχή Λειτουργίας
Σύστημα αποσβεστήρα ελατηρίου μάζας
- Σεισμική Μάζα: Αναρτημένο μέσα στο περίβλημα του αισθητήρα
- Ανοιξη: Μηχανικά ελατήρια ή κάμψεις που υποστηρίζουν τη μάζα
- Απόσβεση: Απόσβεση αέρα, μαγνητική ή ρευστή
- Μεταγωγή: Σχετική κίνηση που μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα
Περιοχές απόκρισης συχνότητας
- Κάτω από τη φυσική συχνότητα: Μαζική μετακόμιση και μετακόμιση κατοικιών μαζί (χαμηλή ανταπόκριση)
- Σε φυσική συχνότητα: Συντονισμός (ενισχυμένος αλλά παραμορφωμένος)
- Πάνω από τη φυσική συχνότητα: Η μάζα είναι ακίνητη, το περίβλημα δονείται (καλή περιοχή μέτρησης)
- Χρήσιμο εύρος: Συνήθως > 2× φυσική συχνότητα
Τύποι σεισμικών μετατροπέων
Μετατροπείς Ταχύτητας (Κινούμενο Πηνίο)
- Μαγνήτης που αιωρείται από ελατήρια μέσα στο πηνίο
- Η σχετική ταχύτητα παράγει τάση (ηλεκτρομαγνητική επαγωγή)
- Φυσική συχνότητα συνήθως 8-15 Hz
- Χρησιμοποιήσιμο πάνω από 16-30 Hz
- Μετράει άμεσα την ταχύτητα
Επιταχυνσιόμετρα
- ΠιεζοηλεκτρικόΠιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος ανιχνεύει τη δύναμη της μάζας
- MEMS: Χωρητική ή πιεζοηλεκτρική ανίχνευση
- Υψηλότερη φυσική συχνότητα (10-30 kHz)
- Χρησιμοποιήσιμο από ~1 Hz και πάνω
- Μετρά την επιτάχυνση
Σεισμικοί έναντι μη σεισμικών αισθητήρων
Σεισμικοί Αισθητήρες (Αδρανειακή Αναφορά)
- Επιταχυνσιόμετρα, μετατροπείς ταχύτητας
- Μέτρηση απόλυτης κίνησης
- Τοποθετημένο σε δονούμενη δομή
- Η εσωτερική μάζα παρέχει αναφορά
- Το πιο συνηθισμένο για την παρακολούθηση μηχανημάτων
Μη σεισμικοί αισθητήρες (εξωτερική αναφορά)
- Αισθητήρες εγγύτητας (δινορρεύματα)
- Μέτρηση σχετικής κίνησης μεταξύ δύο επιφανειών
- Απαιτείται σταθερό σημείο στήριξης
- Μετρήστε την κίνηση του άξονα σε σχέση με το ρουλεμάν
- Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των κραδασμών του άξονα
Πλεονεκτήματα του Αντισεισμικού Σχεδιασμού
Αυτοτελής αναφορά
- Δεν απαιτείται εξωτερική αναφορά
- Μπορεί να τοποθετηθεί οπουδήποτε σε δονούμενη δομή
- Μετράει την απόλυτη κίνηση σε αδρανειακό χώρο
Ευστροφία
- Μονός τύπος αισθητήρα για πολλές εφαρμογές
- Προσωρινή ή μόνιμη εγκατάσταση
- Φορητό μεταξύ μηχανών
Περιορισμοί
Περιορισμοί απόκρισης συχνότητας
- Δεν είναι δυνατή η αξιόπιστη μέτρηση κάτω από ~2× φυσική συχνότητα
- Μετατροπείς ταχύτητας χαμηλής ποιότητας κάτω από 15-20 Hz
- Αντιστάθμιση: χαμηλή φυσική συχνότητα (καλή απόκριση χαμηλής συχνότητας) έναντι μεγάλου μεγέθους
Μέτρα Στέγασης
- Μετράει το περίβλημα του ρουλεμάν, όχι απευθείας τον άξονα
- Κραδασμοί περιβλήματος ≠ κραδασμοί άξονα (επηρεάζονται από την ακαμψία του ρουλεμάν, τη δομή)
- Για άμεση κίνηση του άξονα, χρειάζονται αισθητήρες εγγύτητας
Εφαρμογές
Παρακολούθηση κατάστασης μηχανημάτων
- Μετρήσεις περιβλήματος ρουλεμάν
- Συνολική τάση κραδασμών
- Ελάττωμα ρουλεμάν ανίχνευση
- Γενική διάγνωση μηχανημάτων
Δομική δόνηση
- Δονήσεις κτιρίων και θεμελίων
- Σεισμική παρακολούθηση (σεισμοί)
- Δονήσεις εδάφους από μηχανήματα
Τροπική Ανάλυση
- Μέτρηση της δομικής απόκρισης στις επιπτώσεις
- Προσδιορίστε τις φυσικές συχνότητες και τα σχήματα των τρόπων λειτουργίας
- Μετρήσεις συνάρτησης μεταφοράς
Οι σεισμικοί μετατροπείς, χρησιμοποιώντας εσωτερικές μάζες ως αδρανειακές αναφορές, αποτελούν τη βάση της μέτρησης κραδασμών στην παρακολούθηση περιστρεφόμενων μηχανημάτων. Η κατανόηση της σεισμικής αρχής - πώς οι αιωρούμενες μάζες επιτρέπουν τη μέτρηση της απόλυτης κίνησης - εξηγεί τόσο τις δυνατότητες όσο και τους περιορισμούς των επιταχυνσιόμετρων και των μετατροπέων ταχύτητας, των κινητήριων δυνάμεων των βιομηχανικών προγραμμάτων ανάλυσης κραδασμών.
 
									 
									 
									 
									 
									 
									