Triboelektrilise müra mõistmine
Triboelektriline müra on elektrilise interferentsi vorm, mis võib saastata vibratsioonisignaale, eriti piesoelektrilistest seadmetest pärinevaid signaale. kiirendusmõõturid. Tegemist on madala sagedusega, korduvuseta müraga, mis tekib andurikaabli sees, kui kaabel on mehaanilise liikumise – painutamise, kõverdumise või löögi – mõjualas. Kuna müra ei ole seotud tegeliku vibratsioon kui seda ei mõisteta ega kontrollita, võib see põhjustada tõsiseid mõõtmisvigu.
1. Mõiste: Mis on triboelektriline müra?
Triboelektrilist müra võib kõige paremini kirjeldada kui iseenesest tekkivat häiret: signaali edastav kaabel tekitab liikumisel ise ka võltssignaali. See on kõige suurem probleem piesoelektrilised kiirendusmõõturid sest nende väljundiks on väike elektrilahendus, mis suunatakse väga suure takistusega võimendisse, ning see võimendi ei suuda eristada seadmest pärinevat tõelist laengut kaablis tekkinud juhuslikust laengust. Segunemine on tõeline, kuid seade, mida see kirjeldab, ei vibreeri üldse sellisel viisil.
2. Põhjus: triboelektriline efekt
Müra tekitab triboelektriline efekt — sama füüsikaline nähtus, mis tekitab staatilist elektrit, kui hõõruda kokku kahte erinevat materjali ja seejärel need lahti võtta. Tüüpiline koaksiaalne kiirendusmõõturi kaabel koosneb keskjuhtmest, dielektrilisest (isoleerivast) kihist ja välimisest punutud varjestusest.
Kui kaablit painutada, hõõruvad dielektrik ja välimine varjestus üksteise vastu ning eralduvad teineteisest, tekitades väikese staatilise laengu. See laeng avaldub pinge näol kaabli mahtuvusel ning anduriga ühendatud ülitundlikul võimendil – olgu see siis välimine laadimisvõimendi või seadme sisemine elektroonika IEPE kiirendusmõõtur — salvestab selle täpselt. Selle tulemuseks on madalsageduslik „mürin” või vale pingehüpe, mis lisandub tegelikule vibratsioonisignaalile.
3. Triboelektrilise müra omadused
Triboelektrilisel müral on äratuntav tunnusjoon, mis on võtmeteguriks selle eristamisel tõelisest seadme rikkest:
- Madal sagedus: see on peamiselt madalsageduslik nähtus, mis esineb tavaliselt alla 10 Hz.
- Valehüpped: see ilmneb sageli juhuslike, suure amplituudiga piikidena aja lainekuju mis langevad kokku kaabli liikumisega.
- „Suusaraja” spekter: kohas, kus FFT spekter see tõstab müra taset madalaimate sageduste juures järsult ja langeb seejärel sageduse kasvades, moodustades klassikalise allamäge suunduva „suusaraja“ kuju. (Sama kuju võib tekkida ka integreerimise või anduri stabiliseerumise tagajärjel, seega tuleb põhjus kindlaks teha.)
- Mittekorduvad: müra ei ole sünkroonis võlli pöörlemisega ega kordu järjestikuste mõõtmiste vahel – erinevalt tõelisest rikkest, mis ilmneb korduvalt.
4. Miks see on probleem
Triboelektriline müra esineb just selles sagedusribas, kus asub osa kõige olulisemast diagnostilisest teabest. See võib varjata masina tegelikke madalsagedussignaale, mis on eriti kahjulik aeglaselt töötavate seadmete puhul, kus peamised rikke tunnused — tasakaalustamatus ja joondusviga sagedusel 1× töökiirus — jäävad juba ligikaudu 10 Hz piiresse või alla selle. Müra võib neid tegelikke komponente varjata või neid nendega segi ajada, ning mõlemal juhul viib see otse valediagnoosini: terve seade märgitakse rikkis olevaks või tõeline rike jääb valehäire varju. Kuna kõrgsagedusfilter signaalide filtreerimine Kuna see eemaldaks ka need väga madala sagedusega andmed, mida te säilitada soovite, tuleb müra ära hoida juba tekkekohas, mitte hiljem välja filtreerida.
5. Kuidas vältida triboelektrilist müra
Triboelektriline müra on üks vibratsioonimõõtmiste puhul kõige kergemini vältitavaid mõõtmisvigu. Seda saab ohjata õige kaabli valiku ja eelkõige hoolika paigaldamisega:
- Kasutage kvaliteetset ja madala müra tasemega kaablit. Tuntud anduritootjad pakuvad spetsiaalset „madala müra tasemega“ kaablit, milles on dielektriku ja välimise varjestuse vahel juhtiv grafiidikihiga. See kiht toimib maandusena, juhtides staatilise laengu ära enne, kui see jõuab koguneda, ning vähendades oluliselt triboelektrilist efekti.
- Kinnita kaabel. See on kõige olulisem praktiline samm. Kinnita või kleebi kaabel kindlalt masina pinnale võimalikult lähedale andurile, nii et see vibreeriks koos seade, mitte aga kaablid, mis painduvad ja vibreerivad iseseisvalt. Lõdvad silmused ja rippuvad kaabliotsad on peamised müraallikad – korralik kaablikorraldus on osa heast andurist paigaldus.
- Vältige kaabli kokkupõrkeid. Juhige kaabel eemale pöörlevatest võllidest, ventilaatorilabadest ja muudest liikuvatest osadest, mis võivad kaablit tabada või seda lahti rebida.
- Õigesti jahvatatud. Kuigi maandamine ei mõjuta triboelektrilist efekti otseselt, aitab anduri ja kaabelduse tootja maandamisjuhiste järgimine vältida muid elektrilise müra probleeme, nagu näiteks maanduslõngad, hoides signaali tervikuna puhtana.
Õige kaabli ja – mis veelgi olulisem – nõuetekohaselt kinnitatud kaabli paigalduse abil on võimalik triboelektrilise müra mõju peaaegu täielikult kõrvaldada, mis tagab puhtamad ja usaldusväärsemad madalsageduslikud vibratsioonianalüüsi andmed. Sama tähelepanelikkus tasub end ära ka siis, kui te seisundi jälgimine aktiivseks korrigeerimiseks: kui kaasaskantav analüsaator, nagu näiteks Balanset-1A mõõdab 1× amplituudi ja faasi välitasakaalustamine, sest faasi arvutamine sõltub just müra-vabast madalsagedussignaalist.
