Anduri tundlikkuse mõistmine
Tundlikkus on anduri väljundsignaali ja selle poolt mõõdetava sisendfüüsikalise suuruse suhe – tegelikult on see anduri võimendus või muundustegur. Sest vibratsioon andurite puhul määrab tundlikkus, kui palju elektrilist väljundit (pinge või laeng) tekib ühe vibratsiooniühiku kohta, sõltumata sellest, kas vibratsiooni väljendatakse kiirendus, kiirus või nihe. Suurem tundlikkus annab antud vibratsioonitaseme juures suurema väljundsignaali, mis parandab eraldusvõimet ja signaali-müra suhet – kuid see piirab ka maksimaalset mõõdetavat vibratsiooni, enne kui anduri väljund satub küllastusse. Tundlikkus on põhiline parameeter, mida peate teadma, et teisendada anduri toorpinge mõõdetavateks tehnilisteks ühikuteks. See määratakse kindlaks tootmise käigus kalibreerimine, salvestatud kalibreerimissertifikaatja seda kasutatakse kõigis järgnevates vibratsiooniarvutustes.
Esmalt üks selgitus: see artikkel käsitleb andur tundlikkus, anduri väljund-sisendi suhe. Seda ei tohi segi ajada tundlikkuse tasakaalustamine, mis kirjeldab, kui palju muutub tasakaalustusmasina näidud ühe rotori tasakaalustamatuse ühiku kohta – see on sarnane mõiste, kuid teistsugune mõõtühik.
1. Tundlikkuse ühikud anduritüübi järgi
Kiirendusmõõturid
The kiirendusmõõtur on vibratsioonimõõtmise tööhobune ning selle tundlikkust väljendatakse erinevalt sõltuvalt signaali töötlemise viisist.
- IEPE / pingerežiim: väljendatud mV/g (millivoldid kiirenduse grammi kohta); tüüpilised väärtused 10–1000 mV/g, kusjuures 100 mV/g kõige levinum üldotstarbeline näitaja. Kõrge tundlikkusega seadmed (500–1000 mV/g) sobivad madala vibratsioonitasemega töödeks, samas kui madala tundlikkusega seadmed (10–50 mV/g) sobivad kõrge vibratsiooni- ja löögitasemega töödeks.
- Laadimisrežiim: väljendatud pC/g (pikokulonit grammi kohta); tüüpilised väärtused on 1–1000 pC/g, kusjuures üldotstarbeliste rakenduste puhul on tavaline vahemik 10–50 pC/g.
Kiiruseandurid ja nihkeandurid
- Kiiruseandurid: mV per in/s või mV per mm/s — tavaliselt 100 mV/in/s, mis vastab ligikaudu 3.94 mV/mm/s; mõnikord esitatakse ka kui V per m/s (100 mV/in/s ≈ 3.94 V/(m/s)).
- Nihkeandurid: mV/mil või V/mm — tavaliselt 200 mV/mil või 7,87 V/mm pöörisvooluanduridning on alati kalibreeritud konkreetse sihtmaterjali ja vahekauguse vahemiku jaoks.
2. Tundlikkuse kompromissid
Anduri valiku peamine vastuolus seisneb selles, et tundlikkus ja mõõtevahemik on omavahel vastandlikud.
Kõrge tundlikkus (100–1000 mV/g)
- Eelised: suur väljundvõimsus madala vibratsiooni korral, parem eraldusvõime väikeste muutuste tuvastamiseks, parem signaali-müra suhe ning ideaalne töökindlus madala vibratsioonitasemega masinatel.
- Puudused: piiratud dünaamiline ulatus mis jõuab küllastuspunktini madalamatel vibratsioonitasemetel (tavaliselt vahemikus ±5 g kuni ±50 g), mistõttu see ei sobi kasutamiseks tugeva vibratsiooni või löökidega töökeskkonnas.
Madal tundlikkus (10–50 mV/g)
- Eelised: laia dünaamilise ulatusega, mis võimaldab mõõta tugevaid vibratsioone (±100 g kuni ±10 000 g), sobivus löökide ja põrgetega ning küllastumise puudumine äärmuslikes tingimustes.
- Puudused: väiksem väljundvõimsus, mis tagab madalama vibratsiooni, halvem signaali-müra suhe, madalam eraldusvõime ning oht, et väikesed muutused jäävad märkamata.
3. Tundlikkuse valimine vastavalt kasutusotstarbele
Praktiline reegel on valida andur vastavalt eeldatavale vibratsioonitasemele, nii et signaal täidaks mõõteriista sisendvahemiku mugavalt ilma signaali kärpimiseta.
- Madal vibratsioon (< 5 mm/s): kõrge tundlikkus (100–500 mV/g) täppis- ja aeglaselt töötavate masinate jaoks, kus on oluline väikeste muutuste hea eristamisvõime.
- Mõõdukas vibratsioon (5–20 mm/s): tavapärane tundlikkus (50–100 mV/g) üldiste tööstusmasinate puhul – kõige levinum vahemik.
- Tugev vibratsioon (> 20 mm/s): madal tundlikkus (10–50 mV/g), et vältida küllastumist purustites, veskites ja suure tasakaalutusega seadmetes.
- Löök ja kokkupõrge: väga madal tundlikkus (1–10 mV/g), et saavutada löögi- ja kokkupõrke katsetes väärtus ±1000 g või rohkem.
4. Mõju mõõtmistulemustele
Signaali tase, dünaamiline ulatus ja müra
- Signaali tase: suurem tundlikkus annab suurema signaalipinge, mis täidab paremini mõõteriista sisendvahemiku ja parandab eraldusvõimet – kuid piirab mõõdetava vibratsiooni maksimumväärtust.
- Dünaamiline ulatus: vahemik müra tasemest kuni küllastumiseni; kõrge tundlikkus annab kitsa vahemiku (sobib hästi nõrkade signaalide jaoks), madal tundlikkus aga laia vahemiku (sobib hästi muutuvate signaalide jaoks) – see on otsene kompromiss eraldusvõime ja vahemiku vahel.
- Müra tase: Igal anduril on omane elektriline müra tase; suurem tundlikkus tagab madala vibratsiooni korral parema signaali-müra suhte, samas kui tundlikkuse vähenedes muutub see müra proportsionaalselt märkimisväärsemaks.
Näide: 100 mV/g tundlikkusega andur, millele mõjub 50 g suurune vibratsioon, annab väljundpinge 5 V. Kui mõõteriista sisendpinge on ±5 V, on andur häälestatud täpselt oma 50 g piirmäärani – suurema koormuse korral tekib ülepinge.
5. Kalibreerimine ja kontrollimine
Tundlikkus on kasulik vaid siis, kui see on täpne ja ajakohane, mistõttu seda kontrollitakse anduri kasutusea jooksul kolmel korral.
- Tehase kalibreerimine: Uued andurid on tehases kalibreeritud ning nende tundlikkus on märgitud korpusele või sertifikaadile, lubatud hälve on tavaliselt ±5–10%; kontrollige seda enne kriitilist kasutamist.
- Regulaarne kalibreerimine: tundlikkus võib aja jooksul muutuda, seega kalibreerige seade igal aastal või vastavalt graafikule, võtke uuest sertifikaadist uus väärtus ja sisestage see seadmesse või rakendage parandus.
- Kohapealne kontroll: Käsikalibraator tekitab teadaoleva võrdlusvibratsiooni, et saaksite veenduda, et väljund vastab oodatavale väärtusele (tundlikkus × sisend) – see on kiire kontroll enne oluliste mõõtmiste tegemist.
See erineb püsiv kalibreerimine rootori tasakaalustamisel, kus see termin viitab pigem tasakaalustusmasina salvestatud ja taaskasutatavale kalibreerimisele kui anduri võimendusele.
6. Seonduvad spetsifikatsioonid
- Mõõtevahemik: suurim vibratsioon, mida andur suudab registreerida, on pöördvõrdeline tundlikkusega – 100 mV/g andur, mille väljund on ±5 V, annab mõõtevahemiku ±50 g.
- Resolutsioon: väikseim tuvastatav muutus, mida piiravad müra ja digiteerimine; suurem tundlikkus tähendab üldjuhul paremat eraldusvõimet.
- Lineaarsus: kui stabiilne on tundlikkus kogu mõõtevahemikus – heade andurite puhul jääb kõrvalekalle lineaarsusest alla 1%, mida väljendatakse protsendina täisskaala veast.
7. Praktilised aspektid
Seadmete sisendite sobitamine ja segapargid
- Sisendi sobitamine: mõõteriista sisendvahemik peab sobima anduri väljundiga – 100 mV/g andur annab 50 g juures 5 V, mis peab sobima ±5 V sisendiga; reguleeritavate sisendvõimenduste abil saab ühe mõõteriistaga töötada erinevate tundlikkustega anduritega.
- Mitmed andurid: Kui ühes programmis kasutatakse erineva tundlikkusega andureid, tuleb seadme iga anduri jaoks eraldi seadistada, ning vale tundlikkuse väärtuse sisestamine on levinud veaallikas – ühtse tundlikkuse kasutamine lihtsustab tööd märkimisväärselt.
Kandevahendi puhul on tundlikkuse näitaja just see, mida tarkvara vajab, et muuta anduri millivoltid amplituudi- ja faasinäitajateks, mida kasutatakse diagnostikas ja tasakaalustamisel. Selline välianalüsaator nagu Balanset-1A on seadistatud vastavalt iga kaasasoleva kiirendusmõõtur nii et mõõtmistulemused kuvataks õigetes tehnilistes ühikutes; just õige väärtuse sisestamine tagab, et 1× näiduga mm/s on piisavalt usaldusväärne, et arvutada tasakaalustuskorrektsiooni. Kui sisestatud tundlikkus ei vasta paigaldatud andurile, on iga järgnev arv sama suhtes vale. Saate kontrollida antud anduri ja vibratsiooni puhul oodatavat väljundit meie Vibratsioonianduri tundlikkuse kalkulaator.
Anduri tundlikkus on põhiline parameeter, mis määrab füüsilise vibratsiooni ja elektrilise signaali vahelise muundamise. Ühikute mõistmine, oodatavale vibratsioonitasemele vastava väärtuse valimine ja selle õige sisestamine mõõteseadmesse on hädavajalikud täpsete mõõtmiste tegemiseks, sobiva anduri valimiseks ning tundlikkuse mittevastavusest või küllastumisest tulenevate vigade vältimiseks.
