درک شتاب‌سنج‌های برشی
تعریف: شتاب‌سنج برشی چیست؟
شتاب‌سنج برشی (که شتاب‌سنج حالت برشی نیز نامیده می‌شود) نوعی از شتاب‌سنج پیزوالکتریک که در آن جرم لرزه‌ای داخلی، تنش برشی (به جای تنش فشاری) را به عناصر کریستالی پیزوالکتریک اعمال می‌کند، زمانی که شتاب این پیکربندی حالت برشی، ایزولاسیون کرنش پایه برتر (مصونیت در برابر اعوجاج سطح نصب)، پاسخ گذرای حرارتی بهتر و حساسیت کمتر به تغییرات گشتاور نصب را در مقایسه با طراحی‌های حالت فشاری فراهم می‌کند و شتاب‌سنج‌های برشی را به انتخابی برتر برای شرایط بحرانی تبدیل می‌کند. لرزش اندازه‌گیری‌هایی که به بالاترین دقت و پایداری نیاز دارند.
اگرچه حسگرهای حالت برشی گران‌تر از شتاب‌سنج‌های حالت فشاری استاندارد هستند، اما به‌طور گسترده در کاربردهای دقیق، استانداردهای مرجع، سیستم‌های پایش دائمی و هر موقعیتی که کیفیت اندازه‌گیری، هزینه اضافی را توجیه کند، استفاده می‌شوند.
ساختار و اصول عملیاتی
طراحی داخلی
- پست مرکزی: گل‌میخ نصب صلب از طریق مرکز حسگر
- جرم لرزه‌ای: حلقه یا استوانه دور میله مرکزی
- عناصر پیزو: کریستال‌های متصل بین جرم و مرکز ستون
- پیش بارگذاری: جرم از پیش بارگذاری شده در برابر کریستال‌ها
- پیکربندی برشی: شتاب باعث ایجاد تنش مماسی (برشی) بر روی کریستال‌ها می‌شود
نحوه عملکرد حالت برشی
- مسکن با لرزش شتاب می‌گیرد
- جرم لرزه‌ای در برابر شتاب مقاومت می‌کند (F = m × a)
- جرم سعی می‌کند نسبت به میله مرکزی به صورت مماس بلغزد
- ایجاد تنش برشی در المان‌های پیزوالکتریک
- تنش برشی بار الکتریکی تولید می‌کند
- بار متناسب با شتاب
مزایا نسبت به حالت فشرده‌سازی
جداسازی کرنش پایه
مزیت اصلی:
- خم شدن سطح نصب مستقیماً بر تنش کریستال تأثیر نمی‌گذارد
- المان‌های برشی جدا شده از کرنش پایه
- قابلیت نصب روی سازه‌های نازک و انعطاف‌پذیر بدون خطا
- حالت فشرده‌سازی سیگنال‌های کاذب از کرنش پایه نشان می‌دهد
- برای اندازه‌گیری روی ورق فلزی و محفظه‌های سبک وزن بسیار مهم است
ایمنی گذرای حرارتی
- دفع بهتر تغییرات دما
- اثر پیروالکتریک کمتر (بار الکتریکی ناشی از تغییر دما)
- نقطه صفر پایدارتر
- برای اندازه‌گیری‌هایی با تغییرات دما مهم است
عدم حساسیت به گشتاور نصب
- عملکرد کمتر تحت تأثیر تغییرات گشتاور گل میخ قرار می‌گیرد
- نصب با قابلیت تکرار بیشتر
- کنترل گشتاور با حساسیت کمتر مورد نیاز است
پایداری بهتر
- کاهش رانش با گذشت زمان
- کالیبراسیون پایدارتر
- برای مرجع و مترولوژی ترجیح داده می‌شود
کاربردها
استانداردهای مرجع
- سنسورهای مرجع کالیبراسیون
- آزمایشگاه‌های مترولوژی و استانداردها
- کالیبراسیون‌های متوالی
- بالاترین دقت مورد نیاز
نظارت بر ماشین‌آلات بحرانی
- نظارت دائمی بر تجهیزات با ارزش بالا
- نیروگاه‌های هسته‌ای
- توربوماشین‌های بزرگ
- جایی که قابلیت اطمینان و دقت حرف اول را می‌زند
اندازه‌گیری‌های دقیق
- آزمایش مودال و دینامیک سازه‌ها
- تحقیق و توسعه
- آزمایش پذیرش
- اندازه‌گیری‌های تأیید قراردادی
شرایط دشوار نصب
- سازه‌های ورق فلزی نازک
- محفظه‌های سبک ماشین‌آلات
- سطوح نصب انعطاف‌پذیر
- جایی که کرنش پایه بر حسگرهای فشاری تأثیر می‌گذارد
ویژگی‌های عملکرد
محدوده فرکانس
- مشابه شتاب‌سنج‌های فشاری
- فرکانس پایین: 0.5-5 هرتز بسته به طراحی
- فرکانس بالا: تا رزونانس (20-70 کیلوهرتز بسته به اندازه)
- محدوده قابل استفاده بسیار گسترده
محدوده دامنه
- معمولاً ±50 گرم تا ±500 گرم
- مشابه طرح‌های فشرده‌سازی
- نسخه‌های تخصصی برای بردهای بالاتر یا پایین‌تر
عملکرد دما
- استاندارد: -50 تا +120 درجه سانتیگراد
- نسخه‌های دما بالا: تا ۱۷۵ درجه سانتیگراد
- پایداری حرارتی بهتر نسبت به فشرده‌سازی
- کاهش جابجایی صفر با دما
ملاحظات هزینه
هزینه بالاتر
- معمولاً ۲ تا ۴ برابر هزینه شتاب‌سنج‌های فشاری
- تولید پیچیده‌تر
- تلرانس‌های دقیق‌تر مورد نیاز است
- مواد و فرآیندهای ممتاز
توجیه هزینه
- کاربردهای حیاتی که در آنها دقت ضروری است
- شرایط نصب دشوار
- استانداردهای مرجع و کالیبراسیون
- نصب‌های دائمی بلندمدت
- وقتی خطاهای اندازه‌گیری پرهزینه می‌شوند
معیارهای انتخاب
حالت برش را در موارد زیر انتخاب کنید:
- نصب روی سازه‌های نازک یا انعطاف‌پذیر
- پیش‌بینی می‌شود که دما به صورت گذرا باشد
- بالاترین دقت مورد نیاز
- کاربرد مرجع یا کالیبراسیون
- نصب دائمی طولانی مدت با پایداری حیاتی
حالت فشرده سازی زمانی مناسب است که:
- نظارت روتین صنعتی
- سطوح نصب سفت و سخت
- محدودیت‌های بودجه
- دقت استاندارد کافی
- اندازه‌گیری‌های موقت
تولیدکنندگان و مدل‌ها
- بیشتر تولیدکنندگان شتاب‌سنج، طرح‌های برشی ارائه می‌دهند.
- اغلب به عنوان مدل‌های “پریمیوم” یا “دقیق” شناخته می‌شوند
- شتاب‌سنج‌های صنعتی: بسیاری از آنها حالت برشی دارند
- نسخه‌های IEPE و حالت شارژ هر دو موجود است
شتاب‌سنج‌های برشی، رده ممتاز حسگرهای ارتعاش پیزوالکتریک را نشان می‌دهند که در مقایسه با طرح‌های فشاری، دفع کرنش پایه، پایداری حرارتی و دقت اندازه‌گیری بهتری ارائه می‌دهند. در حالی که هزینه بالاتر آنها استفاده از آنها را در کاربردهای حساس محدود می‌کند، حسگرهای حالت برشی انتخاب بهینه‌ای هستند، زمانی که کیفیت اندازه‌گیری بسیار مهم است، شرایط نصب چالش‌برانگیز است یا پایداری طولانی‌مدت ضروری است.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 