آشنایی با سرعتسنج (سنسور سرعت)
آ سرعت سنج، بهطور رسمیتر یک مبدل سرعت یا حسگر سرعت، نوعی از مبدل برای اندازهگیری استفاده میشود لرزشاست. ویژگی تعریفکننده آن این است که خروجی الکتریکی مستقیماً متناسب با سرعت سطح ارتعاشی که به آن متصل است. این ویژگی آن را از یک شتاب سنجمتمایز میکند که خروجی آن متناسب با شتاب, and from a پروب مجاورتیمتمایز میکند که خروجی آن متناسب با جابجایی.
1. تعریف: تاخومتر سرعت چیست؟
از آنجایی که سرعت پارامتری است که اکثر استانداردهای بینالمللی برای قضاوت درباره صلابت کار ماشین از آن استفاده میکنند، حسگری که سرعت را بهطور مستقیم گزارش میدهد از نظر مفهومی جذاب است. تاخومتر سرعت کلاسیک یک دستگاه خودمختار و خود تولید کننده است — نیاز به منبع تغذیه ندارد و نیاز به تشکیل سیگنال ندارد تا خروجی قابل استفاده را ایجاد کند. اگرچه اکنون شیوع آن نسبت به شتابسنج در جمعآوری دادههای قابل حمل مدرن کمتر است، تاخومتر سرعت هنوز کاربردهای واقعی دارد، به ویژه در نظارت دائم بر ماشینهای سرعت متوسط و به عنوان عضوی از خانواده گستردهتر حسگرهای لرزشی که حرکت را نسبت به فضای آزاد نه نسبت به سازه ثابتی اندازه میگیرند.
۲. نحوه کار سرعتسنج
تاخومترهای سرعت سنتی حسگرهای الکترودینامیکی هستند. آنها بر اساس همان اصلی کار میکنند که میکروفن پویا یا پیک گیتار، تحت حاکمیت قانون القای فاراده:
- درون محفظه، سیمپیچی از سیم روی فنرهای نرم تعلیق شده است.
- آهنرویی دائم بهطور صلب به محفظه ثابت شده است.
- هنگامی که حسگر بر روی ماشینی ارتعاشی نصب شود، محفظه و آهنروی با سطح ماشین حرکت میکنند.
- به دلیل لختی خود، سیمپیچ تعلیق شده بر فنر تمایل دارد در فضا ثابت بماند (این اصل لرزشی است).
- حرکت نسبی میان آهنروی متحرک و سیمپیچ تقریباً ثابت، ولتاژی را در سیمپیچ القا میکند.
- طبق قانون القای فاراده، این ولتاژ القا شده بهطور مستقیم متناسب با سرعت حرکت نسبی است — دقیقاً همان کمیتی که ما میخواهیم.
سیستم جرمفنر تنها بالای فرکانس طبیعی (اغلب حدود 8–10 هرتز) اینگونه رفتار میکند، که این چیزی است که محدودیت فرکانس پایین حسگر را تعیین میکند. “تاخومترهای سرعت پیزوالکتریکی” مدرن نیز وجود دارند: اینها اساساً شتابسنجهایی هستند که دارای یک یکپارچهسازی مدار الکترونیکی داخلی هستند که شتاب را به سیگنال سرعت درون خود حسگر تبدیل میکند، بدون اینکه از قطعات متحرک شکننده طراحی الکترودینامیکی استفاده کند.
۳. مزایا و معایب سرعتسنجها
مزایا
- خروجی سرعت مستقیم: آنها سرعت را بلافاصله اندازه میگیرند — پارامتری که بیشتر برای ارزیابی شدت ارتعاش در ماشینهای کاربری عمومی در باند تقریباً 10 هرتز تا 1000 هرتز استفاده میشود (طبق ایزو ۲۰۸۱۶، جانشین مدرن ISO 10816). هیچ تکامل در تحلیلگر مورد نیاز نیست، که زنجیر سیگنال را ساده نگه میدارد.
- خودتغذیه (غیرفعال): ولومترهای الکترودینامیکی سنتی سیگنال خود را تولید میکنند و به منبع برق خارجی نیاز ندارند، که در برخی از نصبهای صنعتی و مناطق خطرناک مفید است.
- پاسخ خوب در فرکانس پایین: بالای فرکانس طبیعی خود، آنها معمولاً در فرکانسهای پایینتر نسبت به بسیاری از شتابسنجهای عاممنظور حساسیت بیشتری دارند، و سیگنال قوی و تمیزی در جایی که عدمتعادل و عدمترازبندی وجود دارند، فراهم میکنند.
معایب
- محدوده فرکانسی محدود: باند قابل استفاده آنها از شتابسنج باریکتر است. آنها برای ضربات فرکانس بالای عیوب یاتاقان یا نقص دندهمناسب نیستند، که خیلی بالاتر از نقطه کاهش آنها واقع میشوند.
- Moving parts: مجموعه فنر و سیمپیچ داخلی میتواند خستگی، انجراف یا شکست کامل را بتجربه کند، بهخصوص در سرویس ارتعاش بالا.
- حساسیت نسبت به جهت: باید با جهتی که برای آن طراحی شدهاند (عمودی یا افقی) نصب شوند، زیرا گرانش تعلیق فنر را پیشبار میکند.
- بزرگتر و سنگینتر: آنها معمولاً بسیار بزرگتر و سنگینتر از یک شتابسنج مدرن هستند، که میتواند ساختارهای سبک را بار گذاری کند.
- حساسیت نسبت به میدانهای مغناطیسی: میدانهای خارجی قوی، مثل آنهایی که نزدیک موتورهای بزرگ وجود دارند، میتوانند به سیمپیچ متصل شوند و خواندن را خراب کنند.
۴. سرعتسنج در مقابل شتابسنج
برای جمعآوری دادههای قابل حمل مدرن و تشخیص ارتعاش، شتاب سنج سنسور انتخابی است. پاسخ فرکانسی آن بسیار گستردهتر و صافتر است، بنابراین یک شتابسنج ارتعاش فرکانس پایین ناشی از عدمتعادل و ارتعاش فرکانس بسیار بالا ناشی از خرابی بلبرینگ و دنده را ضبط میکند. این آنالایزر ارتعاش سپس سیگنال شتاب را الکترونیکی یکپارچه میکند تا سرعت یا جابجایی را بر حسب تقاضا نمایش دهد — یک سنسور سختکوب که همه کاری را که ولومتر انجام میداد و خیلی بیشتر را پوشش میدهد. این دقیقاً نحوه کار دو کانال قابل حمل است بالانس-1a در میدان: شتاب را از شتابسنجهای خود میگیرد، به سرعت یکپارچه میکند تا برای ارزیابی شدت علیه درجات ISO و استفاده از همان سیگنال برای اندازهگیری دامنه و فاز 1× مورد نیاز برای تعادل تک و دوفاز. اگر نیاز دارید خواندنها را بین انواع سنسور ترجمه کنید، ما مبدل واحد ارتعاش بین mm/s، µm و g حرکت صافی انجام میدهد.
ولومترها، بنابراین، اکنون بیشتر بهعنوان سنسورهای نصبشده دائمی بر روی ماشینهای متوسطسرعت — فنها، پمپها و موتورها — و بهخصوص در کارخانههای قدیمیتر جایی که آنها سنسور نظارت مشخصشده اصلی بودند و بهمدت دههها ادامه به انجام کار درست میدهند، پیدا میشوند.
