¿Qué es un amplificador de carga? Acondicionamiento de señal piezoeléctrico • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores. ¿Qué es un amplificador de carga? Acondicionamiento de señal piezoeléctrico • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores.

¿Qué es un amplificador de carga? Acondicionamiento de señal piezoeléctrico.

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Comprensión de los amplificadores de carga

Definición: ¿Qué es un amplificador de carga?

amplificador de carga Es un dispositivo electrónico de acondicionamiento de señal que convierte la salida de carga de alta impedancia (medida en picoculombios, pC) del modo de carga acelerómetros piezoeléctricos en una salida de voltaje de baja impedancia adecuada para la transmisión por cables y el procesamiento por instrumentos de medición. El amplificador de carga actúa como convertidor y amplificador de impedancia, lo que permite el uso de sensores de modo de carga que pueden operar a temperaturas extremas y en condiciones adversas donde Acelerómetros IEPE Fracasaría.

Aunque son menos comunes en la monitorización industrial rutinaria (sustituidos por sensores IEPE más sencillos), los amplificadores de carga siguen siendo esenciales para aplicaciones especializadas que requieren capacidad para temperaturas extremas (superiores a 175 °C), entornos nucleares o situaciones en las que no se toleran los componentes electrónicos de los sensores. Comprender el funcionamiento de los amplificadores de carga es importante para aplicaciones a altas temperaturas. vibración Sistemas de monitoreo y medición histórica.

Principio de funcionamiento

Conversión de carga a voltaje

  • El sensor piezoeléctrico genera una carga (Q) proporcional a la aceleración.
  • Carga recogida en la capacitancia de un cable especial de bajo ruido
  • El amplificador de carga integra la carga utilizando un condensador de realimentación.
  • Tensión de salida V = Q / Cretroalimentación
  • Resultado: Salida de tensión de baja impedancia (típicamente ±10V a escala completa)

Características clave del circuito

  • Impedancia de entrada muy alta (>10^12 ohmios) para evitar fugas de carga
  • El condensador de realimentación define la ganancia/sensibilidad.
  • La resistencia de realimentación establece la respuesta de baja frecuencia
  • Un diseño de bajo ruido es fundamental para señales débiles.
  • Múltiples ajustes de ganancia para diferentes sensibilidades del sensor

Ventajas de los sistemas de modo de carga

Capacidad para temperaturas extremas

  • Los sensores en modo de carga funcionan hasta 650 °C (algunos hasta 1000 °C).
  • Ningún componente electrónico del sensor puede fallar por el calor.
  • Esencial para sistemas de escape, hornos y motores.
  • IEPE limitado a ~175°C como máximo

Resistencia a la radiación

  • El sensor no contiene componentes electrónicos activos.
  • Apto para entornos nucleares
  • Componentes electrónicos IEPE dañados por la radiación

Intercambiabilidad de cables

  • Puede cambiar la longitud del cable sin recalibrar.
  • Carga insensible a la capacitancia del cable (dentro de ciertos límites)
  • Flexibilidad en la instalación

Desventajas y desafíos

Complejidad del sistema

  • Requiere un amplificador de carga externo independiente (costo, tamaño).
  • Más componentes = más puntos de fallo potenciales
  • La configuración y puesta en marcha son más complejas que con IEPE.

Requisitos de cableado

  • Debe utilizarse un cable especial de bajo ruido.
  • El movimiento del cable puede generar ruido (efecto triboeléctrico).
  • El cable debe estar sujeto para evitar vibraciones.
  • Más caro que el cable coaxial estándar.
  • Límite práctico de longitud: aproximadamente 100 m (típicamente).

Sensibilidad a la humedad

  • Alta impedancia sensible a la resistencia de aislamiento
  • La humedad puede causar deriva de señal o ruido.
  • Requiere un buen sellado y un cable en buen estado.

Cuándo usar el modo de carga

Aplicaciones requeridas

  • Temperatura alta: >175°C (sistemas de escape, hornos, calderas, pruebas de motores)
  • Entornos nucleares: Radiación que supera la tolerancia de los componentes electrónicos
  • Atmósferas explosivas: Sensores intrínsecamente seguros sin electrónica activa
  • Investigación: Pruebas especializadas que requieren características de modo de carga

No recomendado cuando

  • Monitoreo industrial estándar (utilice IEPE en su lugar)
  • Largos tramos de cable en entornos con ruido eléctrico
  • Limitaciones presupuestarias (los amplificadores de carga son caros)
  • Monitoreo rutinario del estado (complejidad no justificada)

Características del amplificador de carga

Ajustes de ganancia/sensibilidad

  • Ajustable para adaptarse a la sensibilidad del sensor
  • Rangos típicos: 0,1-1000 mV/pC
  • Permite utilizar diferentes sensores con el mismo amplificador
  • Debe calibrarse para el sensor que se utilice.

Control de respuesta en frecuencia

  • Frecuencia de corte del filtro de paso alto ajustable (típicamente de 0,1 a 10 Hz)
  • Filtro de paso bajo para antialiasing
  • Funciones de integración/diferenciación
  • Optimizado para los requisitos de la aplicación

Capacidad de accionamiento por cable

  • La salida de baja impedancia permite el uso de cables largos para instrumentos.
  • Salida típica de ±10 V
  • Puede manejar varios instrumentos si es necesario.

Configuración y calibración

Configuración

  1. Conecte el sensor al amplificador de carga con un cable de bajo ruido.
  2. Ajuste la ganancia del amplificador para que coincida con la sensibilidad del sensor.
  3. Ajustar el rango de frecuencia (filtros de paso alto y paso bajo)
  4. Conecte la salida del amplificador al instrumento de medición.
  5. Verificar la calibración de extremo a extremo con excitación conocida

Verificación de calibración

  • Calibración de la mesa vibratoria
  • Calibrador portátil (excitador de mano)
  • Comparación directa con un sensor de referencia
  • Comprobar la sensibilidad y la respuesta en frecuencia

Tendencias modernas

Uso en declive

  • IEPE ha reemplazado al modo de carga en la mayoría de las aplicaciones
  • Más sencillo, de menor coste, más fácil de usar
  • El modo de carga se reserva para aplicaciones especializadas.
  • Algunas instalaciones están eliminando gradualmente los sistemas de modo de carga.

Solicitudes restantes

  • Monitoreo de altas temperaturas (turbinas de gas, motores)
  • Centrales nucleares
  • Laboratorios de investigación
  • Mediciones de precisión que requieren ventajas del modo de carga
  • Mantenimiento de sistemas heredados

Los amplificadores de carga son dispositivos especializados de acondicionamiento de señal que permiten el uso de acelerómetros piezoeléctricos de modo de carga en condiciones extremas donde los sensores IEPE no pueden funcionar. Si bien su complejidad y costo los han limitado a aplicaciones especializadas, comprender el funcionamiento de los amplificadores de carga sigue siendo importante para la monitorización de vibraciones a altas temperaturas y el mantenimiento de sistemas de medición existentes en instalaciones industriales.

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