درک تقویت‌کننده‌های بار
تعریف: تقویت‌کننده بار چیست؟
تقویت‌کننده شارژ یک دستگاه تنظیم سیگنال الکترونیکی است که خروجی بار با امپدانس بالا (اندازه‌گیری شده بر حسب پیکوکولن، pC) را از حالت شارژ به حالت ... تبدیل می‌کند. شتاب‌سنج‌های پیزوالکتریک به یک خروجی ولتاژ با امپدانس پایین مناسب برای انتقال از طریق کابل‌ها و پردازش توسط ابزارهای اندازه‌گیری. تقویت‌کننده شارژ به عنوان یک مبدل و تقویت‌کننده امپدانس عمل می‌کند و امکان استفاده از حسگرهای حالت شارژ را فراهم می‌کند که می‌توانند در دماهای بسیار بالا و شرایط سخت کار کنند. شتاب‌سنج‌های IEPE شکست خواهد خورد.
اگرچه در نظارت صنعتی معمول کمتر رایج هستند (و با حسگرهای ساده‌تر IEPE جایگزین شده‌اند)، تقویت‌کننده‌های بار برای کاربردهای تخصصی که نیاز به تحمل دمای بسیار بالا (بالای ۱۷۵ درجه سانتیگراد)، محیط‌های هسته‌ای یا موقعیت‌هایی که قطعات الکترونیکی حسگر قابل تحمل نیستند، ضروری هستند. درک عملکرد تقویت‌کننده بار برای دماهای بالا مهم است. لرزش سیستم‌های پایش و اندازه‌گیری تاریخی.
اصل عملیاتی
تبدیل بار به ولتاژ
- حسگر پیزوالکتریک بار (Q) متناسب با شتاب تولید می‌کند
- بار جمع‌آوری‌شده روی کابل خازنی کم‌نویز مخصوص
- تقویت‌کننده بار با استفاده از خازن فیدبک، بار را ادغام می‌کند
- ولتاژ خروجی V = Q / C فیدبک
- نتیجه: خروجی ولتاژ با امپدانس پایین (معمولاً ±10 ولت در مقیاس کامل)
ویژگی‌های کلیدی مدار
- امپدانس ورودی بسیار بالا (>10^12 اهم) برای جلوگیری از نشت بار
- خازن فیدبک، بهره/حساسیت را تعریف می‌کند
- مقاومت فیدبک، پاسخ فرکانس پایین را تنظیم می‌کند
- طراحی کم‌نویز برای سیگنال‌های ضعیف حیاتی است
- تنظیمات بهره چندگانه برای حساسیت‌های مختلف حسگر
مزایای سیستم‌های حالت شارژ
قابلیت تحمل دمای بسیار بالا
- حسگرهای حالت شارژ تا دمای ۶۵۰ درجه سانتیگراد (بعضی تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد) کار می‌کنند.
- هیچ قطعه الکترونیکی در سنسور وجود ندارد که در اثر گرما از کار بیفتد
- ضروری برای سیستم‌های اگزوز، کوره‌ها، موتورها
- IEPE به حداکثر 175 درجه سانتیگراد محدود شده است
مقاومت در برابر تابش
- هیچ قطعه الکترونیکی فعالی در سنسور وجود ندارد
- مناسب برای محیط‌های هسته‌ای
- آسیب دیدن قطعات الکترونیکی IEPE در اثر تشعشعات
قابلیت تعویض کابل
- قابلیت تغییر طول کابل بدون نیاز به کالیبراسیون مجدد
- عدم حساسیت بار به ظرفیت کابل (در محدوده مجاز)
- انعطاف‌پذیری در نصب
معایب و چالش‌ها
پیچیدگی سیستم
- نیاز به تقویت‌کننده شارژ خارجی جداگانه (هزینه، اندازه)
- اجزای بیشتر = نقاط شکست بالقوه بیشتر
- راه‌اندازی و پیکربندی پیچیده‌تر از IEPE
الزامات کابل
- باید از کابل مخصوص کم نویز استفاده شود
- حرکت کابل می‌تواند نویز ایجاد کند (اثر تریبوالکتریک)
- کابل باید برای جلوگیری از لرزش محکم شود
- گران‌تر از کواکسیال استاندارد
- محدودیت طول عملی معمولاً حدود ۱۰۰ متر
حساسیت به رطوبت
- امپدانس بالا حساس به مقاومت عایق
- رطوبت می‌تواند باعث ایجاد نویز یا رانش سیگنال شود
- نیاز به آب‌بندی خوب و شرایط کابل
چه زمانی از حالت شارژ استفاده کنیم
کاربردهای مورد نیاز
- دمای بالا: >175°C (سیستم‌های اگزوز، کوره‌ها، کوره‌ها، آزمایش موتور)
- محیط‌های هسته‌ای: تشعشعات بیش از حد مجاز در الکترونیک
- محیط‌های انفجاری: حسگرهای ذاتاً ایمن بدون قطعات الکترونیکی فعال
- تحقیق: آزمایش‌های تخصصی که نیاز به ویژگی‌های حالت شارژ دارند
توصیه نمی‌شود چه زمانی
- مانیتورینگ صنعتی استاندارد (به جای آن از IEPE استفاده کنید)
- کابل بلند در محیط پر سر و صدای الکتریکی اجرا می‌شود
- محدودیت‌های بودجه (تقویت‌کننده‌های شارژ گران هستند)
- پایش وضعیت روتین (پیچیدگی توجیه‌پذیر نیست)
ویژگی‌های تقویت‌کننده شارژ
تنظیمات بهره/حساسیت
- قابل تنظیم برای تطبیق با حساسیت حسگر
- محدوده‌های معمول: 0.1-1000 میلی‌ولت/پی‌سی
- امکان استفاده از سنسورهای مختلف با تقویت‌کننده یکسان
- برای استفاده از سنسور باید کالیبره شود
کنترل پاسخ فرکانسی
- فیلتر بالاگذر با قابلیت تنظیم قطع (معمولاً 0.1-10 هرتز)
- فیلتر پایین‌گذر برای رفع نویز
- توابع انتگرال‌گیری/مشتق‌گیری
- بهینه شده برای نیازهای برنامه
قابلیت هدایت کابلی
- خروجی با امپدانس پایین، کابل‌های بلند را به سازها متصل می‌کند
- خروجی معمولاً ±10 ولت
- در صورت نیاز می‌تواند چندین ابزار را هدایت کند
تنظیم و کالیبراسیون
پیکربندی
- اتصال سنسور به تقویت‌کننده شارژ با کابل کم‌نویز
- تنظیم بهره تقویت‌کننده برای مطابقت با حساسیت حسگر
- تنظیم محدوده فرکانس (فیلترهای بالاگذر و پایین‌گذر)
- خروجی آمپلی فایر را به دستگاه اندازه گیری وصل کنید
- کالیبراسیون سرتاسری را با تحریک معلوم تأیید کنید
تأیید کالیبراسیون
- کالیبراسیون میز شیکر
- کالیبراتور قابل حمل (محرک دستی)
- مقایسه پشت سر هم با سنسور مرجع
- حساسیت و پاسخ فرکانسی را بررسی کنید
روندهای مدرن
کاهش استفاده
- IEPE در اکثر برنامه‌ها جایگزین حالت شارژ شده است
- ساده‌تر، کم‌هزینه‌تر، استفاده آسان‌تر
- حالت شارژ به برنامه‌های تخصصی واگذار شده است
- برخی از مراکز، سیستم‌های حالت شارژ را به تدریج از رده خارج می‌کنند
درخواست‌های باقی‌مانده
- پایش دمای بالا (توربین‌های گازی، موتورها)
- نیروگاه‌های هسته‌ای
- آزمایشگاه‌های تحقیقاتی
- اندازه‌گیری‌های دقیق که نیاز به مزایای حالت شارژ دارند
- نگهداری سیستم‌های قدیمی
تقویت‌کننده‌های بار، دستگاه‌های تخصصی آماده‌سازی سیگنال هستند که امکان استفاده از شتاب‌سنج‌های پیزوالکتریک حالت بار را در شرایط سخت که حسگرهای IEPE نمی‌توانند کار کنند، فراهم می‌کنند. اگرچه پیچیدگی و هزینه آنها، آنها را به کاربردهای تخصصی محدود کرده است، اما درک عملکرد تقویت‌کننده بار برای نظارت بر ارتعاش در دمای بالا و حفظ سیستم‌های اندازه‌گیری قدیمی در تأسیسات صنعتی همچنان مهم 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 