Comprensión de los acelerómetros de modo voltaje
Definición: ¿Qué es un acelerómetro de modo voltaje?
Acelerómetro en modo voltaje es un acelerómetro piezoeléctrico Con electrónica de acondicionamiento de señal integrada que convierte la carga de alta impedancia del elemento piezoeléctrico en una salida de voltaje de baja impedancia. Este término es esencialmente sinónimo de... Acelerómetro IEPE (Integrated Electronics Piezo-Electric) e ICP® (Integrated Circuit Piezoelectric, marca registrada de PCB Piezotronics). La designación "modo voltaje" enfatiza que la salida es voltaje (típicamente mV por g) en lugar de carga (pC por g), lo que lo distingue de los acelerómetros en modo carga.
Los acelerómetros de modo de voltaje se han convertido en el estándar abrumador en la industria. vibración Monitoreo, que representa más del 95% de aplicaciones gracias a su simplicidad (no requiere amplificador externo), facilidad de uso (conexión simple de dos cables) y rentabilidad. Comprender que el modo voltaje, IEPE e ICP se refieren esencialmente a la misma tecnología facilita la comprensión de las especificaciones y la documentación del producto.
Características clave
Electrónica integrada
- Amplificador microelectrónico integrado en la carcasa del sensor
- Convierte la carga de alta impedancia en voltaje de baja impedancia.
- Generalmente se utiliza un amplificador FET o IC.
- Alimentado por corriente constante del instrumento de medición.
Formato de salida
- Sensibilidad: Normalmente 10-1000 mV/g
- Común: Estándar industrial de 100 mV/g
- Tipo de señal: Voltaje de CA proporcional a la aceleración
- Impedancia: Bajo (< 100 ohmios de impedancia de salida)
Requisitos de energía
- Corriente constante: 2-20 mA típico (4 mA común)
- Voltaje de suministro: 18-30 VCC
- Voltaje de polarización: 8-12 VCC en la salida
- Dos cables: Alimentación y señal en el mismo cable
Ventajas
Simplicidad del sistema
- Sin externo amplificador de carga requerido
- Conexión directa al instrumento
- Menor costo total del sistema
- Reducción de la complejidad y de los puntos de fallo
Capacidad del cable
- Cables largos de baja impedancia (hasta 300 m)
- Cable coaxial estándar y económico
- Buena inmunidad al ruido
- Instalación flexible
Facilidad de uso
- Operación sencilla plug-and-play
- Se requiere una configuración mínima
- Interfaz estandarizada
- Ampliamente compatible con instrumentos
Comparación con el modo de carga
Ventajas del modo voltaje (IEPE)
- Sistema más simple (sin amplificador externo)
- Menor costo
- Capacidad de cable largo
- Mejor inmunidad al ruido
- Más fácil de usar
Ventajas del modo de carga
- Mayor capacidad de temperatura (hasta 650 °C frente a 175 °C)
- Dureza de la radiación (aplicaciones nucleares)
- No hay electrónica activa que pueda fallar
- Solo aplicaciones especializadas
Selección
- Modo de voltaje: 95%+ de aplicaciones industriales
- Modo de carga: Sólo cuando la temperatura sea > 175°C o haya radiación
Especificaciones comunes
Opciones de sensibilidad
- 10 mV/g: Alta vibración, impacto (rango ±500 g)
- 50 mV/g: Uso general (rango ±100 g)
- 100 mV/g: Estándar de la industria (rango de ±50 g)
- 500-1000 mV/g: Baja vibración, precisión (rango ±5-10 g)
Respuesta de frecuencia
- Baja frecuencia: 0,5-5 Hz (-3 dB, acoplado a CA)
- Alta frecuencia: hasta resonancia (10-70 kHz dependiendo del tamaño)
- Utilizable hasta 1/3 de la frecuencia de resonancia
Clasificación de temperatura
- Estándar: -50 a +120°C
- Extendido: -50 a +150°C
- Alta temperatura: -50 a +175 °C
- Por encima de 175 °C: se requiere modo de carga
Variantes y tecnologías
Variaciones de diseño
- IEPE en modo compresión (el más común y económico)
- Modo de corte IEPE (premium, mejor rendimiento)
- Salida diferencial (mejor rechazo del modo común)
- Bajo nivel de ruido (nivel de ruido ultrabajo para mayor precisión)
Tipos de paquetes
- Industrial (herméticamente sellado, resistente)
- Miniatura (tamaño pequeño para aplicaciones con espacio limitado)
- Triaxial (tres ejes ortogonales en un solo paquete)
- Subminiatura (< 10 gramos)
Aclaración terminológica
Términos equivalentes
- Modo de voltaje: Descriptor genérico
- IEPE: Electrónica integrada piezoeléctrica (término estándar)
- ICP®: Circuito integrado piezoeléctrico (marca registrada de PCB Piezotronics)
- CCLD: Accionamiento de línea de corriente constante (término de Brüel & Kjær)
- Deltatrón: Marca Brüel & Kjær
- Todo: Básicamente la misma tecnología con electrónica incorporada y alimentación de corriente constante.
Mejores prácticas
Selección
- Sensibilidad de 100 mV/g para maquinaria general
- Carcasa de grado industrial para entornos hostiles
- Clasificación de temperatura adecuada para la aplicación
- Sellado herméticamente para ambientes contaminados
Instalación
- Montaje con perno para mediciones de alta frecuencia
- Adhesivo para instalaciones semipermanentes
- Magnético para estudios de rutas
- Adecuado montaje crítico para el rendimiento
Mantenimiento
- Periódico calibración (anualmente para casos críticos)
- Inspección de cables
- Verificación de montaje
- Comprobaciones de funcionamiento antes de mediciones críticas
Los acelerómetros en modo voltaje (IEPE/ICP) son los sensores estrella de la monitorización de vibraciones industriales modernas, ya que combinan las ventajas de la transducción piezoeléctrica con la electrónica integrada para mayor simplicidad y fiabilidad. Su dominio en el sector refleja el equilibrio óptimo entre rendimiento, coste y facilidad de uso para la gran mayoría de las aplicaciones de monitorización y diagnóstico de estado de maquinaria rotativa.