درک شتابسنجهای حالت ولتاژ
تعریف: شتابسنج حالت ولتاژ چیست؟
شتابسنج حالت ولتاژ یک است شتابسنج پیزوالکتریک با قطعات الکترونیکی تنظیم سیگنال داخلی که بار امپدانس بالا را از عنصر پیزوالکتریک به یک خروجی ولتاژ امپدانس پایین تبدیل میکند. این اصطلاح اساساً مترادف با ... است. شتابسنج IEPE (پیزوالکتریک الکترونیک مجتمع) و ICP® (پیزوالکتریک مدار مجتمع، علامت تجاری PCB Piezotronics). عنوان “حالت ولتاژ” تأکید میکند که خروجی ولتاژ (معمولاً میلیولت بر گرم) است نه بار (pC بر گرم)، که آن را از شتابسنجهای حالت بار متمایز میکند.
شتابسنجهای حالت ولتاژی به استاندارد غالب در صنعت تبدیل شدهاند. لرزش نظارت، که به دلیل سادگی (بدون نیاز به تقویتکننده خارجی)، سهولت استفاده (اتصال ساده دو سیمه) و مقرون به صرفه بودن، بیش از 95% کاربرد را به خود اختصاص میدهد. درک این نکته که حالت ولتاژ، IEPE و ICP اساساً به یک فناوری اشاره دارند، به پیمایش مشخصات و ادبیات محصول کمک میکند.
ویژگیهای کلیدی
الکترونیک مجتمع
- تقویتکننده میکروالکترونیکی تعبیهشده در محفظه حسگر
- تبدیل بار با امپدانس بالا به ولتاژ با امپدانس پایین
- معمولاً از تقویتکننده FET یا IC استفاده میکند
- با جریان ثابت از دستگاه اندازهگیری تغذیه میشود
فرمت خروجی
- حساسیت: معمولاً 10-1000 میلی ولت بر گرم
- رایج: استاندارد صنعتی ۱۰۰ میلیولت بر گرم
- نوع سیگنال: ولتاژ AC متناسب با شتاب
- امپدانس: کم (امپدانس خروجی <100 اهم)
الزامات برق
- جریان ثابت: جریان معمول ۲-۲۰ میلیآمپر (جریان معمول ۴ میلیآمپر)
- ولتاژ تغذیه: ۱۸-۳۰ ولت جریان مستقیم
- ولتاژ بایاس: خروجی ۸-۱۲ ولت DC
- دو سیمه: برق و سیگنال روی یک کابل
مزایا
سادگی سیستم
- بدون خارجی تقویت کننده بار مورد نیاز
- اتصال مستقیم به ابزار دقیق
- هزینه کل سیستم کمتر
- کاهش پیچیدگی و نقاط شکست
قابلیت کابل
- امپدانس پایین، کابلهای بلند (تا ۳۰۰ متر) را هدایت میکند
- کابل کواکسیال استاندارد ارزان قیمت
- مصونیت خوب در برابر نویز
- نصب انعطافپذیر
سهولت استفاده
- عملکرد ساده و آسان (plug-and-play)
- حداقل تنظیمات مورد نیاز
- رابط استاندارد
- سازگاری گسترده با ابزارها
مقایسه با حالت شارژ
مزایا حالت ولتاژ (IEPE).
- سیستم سادهتر (بدون تقویتکننده خارجی)
- هزینه کمتر
- قابلیت کابل بلند
- مصونیت بهتر در برابر نویز
- استفاده آسانتر
مزایای حالت شارژ
- قابلیت تحمل دمای بالاتر (تا ۶۵۰ درجه سانتیگراد در مقابل ۱۷۵ درجه سانتیگراد)
- سختی تابشی (کاربردهای هستهای)
- هیچ قطعه الکترونیکی فعالی وجود ندارد که از کار بیفتد
- فقط کاربردهای تخصصی
انتخاب
- حالت ولتاژ: ۹۵۱TP3T+ از کاربردهای صنعتی
- حالت شارژ: فقط زمانی که دما > 175 درجه سانتیگراد یا تابش وجود داشته باشد
مشخصات مشترک
گزینههای حساسیت
- ۱۰ میلیولت بر گرم: لرزش بالا، شوک (محدوده ±500g)
- ۵۰ میلیولت بر گرم: مصارف عمومی (محدوده ±۱۰۰ گرم)
- ۱۰۰ میلیولت بر گرم: استاندارد صنعتی (محدوده ±50 گرم)
- ۵۰۰-۱۰۰۰ میلیولت بر گرم: لرزش کم، دقت (محدوده ±5-10g)
پاسخ فرکانسی
- فرکانس پایین: 0.5-5 هرتز (-3 دسیبل، AC coupled)
- فرکانس بالا: تا رزونانس (۱۰-۷۰ کیلوهرتز بسته به اندازه)
- قابل استفاده تا ۱/۳ فرکانس رزونانس
رتبهبندی دما
- استاندارد: -50 تا +120 درجه سانتیگراد
- تمدید شده: -50 تا +150 درجه سانتیگراد
- دمای بالا: -50 تا +175 درجه سانتیگراد
- بالاتر از ۱۷۵ درجه سانتیگراد: حالت شارژ مورد نیاز است
انواع و فناوریها
تغییرات طراحی
- حالت فشرده سازی IEPE (متداول ترین، مقرون به صرفه)
- حالت برشی IEPE (حق بیمه، عملکرد بهتر)
- خروجی تفاضلی (حذف بهتر حالت مشترک)
- کم صدا (کف فوق العاده کم صدا برای دقت)
انواع بستهبندی
- صنعتی (کاملاً مهر و موم شده، مقاوم)
- مینیاتوری (اندازه کوچک برای کاربردهای با فضای محدود)
- سه محوری (سه محور متعامد در یک بسته)
- خیلی کوچک (کمتر از ۱۰ گرم)
شفافسازی اصطلاحات
شرایط معادل
- حالت ولتاژ: توصیفگر عمومی
- آی ای پی ای: الکترونیک مجتمع پیزوالکتریک (اصطلاح استاندارد)
- آی سی پی®: پیزوالکتریک مدار مجتمع (علامت تجاری پیزوترونیک PCB)
- سی سی ال دی: درایو خط جریان ثابت (اصطلاح Brüel & Kjær)
- دلتاترون: نام تجاری Brüel & Kjær
- همه: اساساً همان فناوری با قطعات الکترونیکی داخلی و توان جریان ثابت
بهترین شیوهها
انتخاب
- حساسیت ۱۰۰ میلیولت بر گرم برای ماشینآلات عمومی
- مسکن صنعتی برای محیطهای خشن
- دمای مناسب برای کاربرد
- کاملاً آببندی شده برای محیطهای آلوده
نصب
- پایه گلمیخی برای اندازهگیریهای فرکانس بالا
- چسب برای نصبهای نیمه دائمی
- مغناطیسی برای نقشه برداری مسیر
- مناسب نصب برای عملکرد حیاتی است
تعمیر و نگهداری
- دورهای کالیبراسیون (سالانه برای موارد بحرانی)
- بازرسی کابل
- تأیید نصب
- بررسی عملکرد قبل از اندازهگیریهای بحرانی
شتابسنجهای حالت ولتاژی (IEPE/ICP) حسگرهای پرکاربرد در پایش ارتعاشات صنعتی مدرن هستند که مزایای انتقال پیزوالکتریک را با الکترونیک یکپارچه برای سادگی و قابلیت اطمینان ترکیب میکنند. تسلط آنها در این زمینه، نشان دهنده تعادل بهینه عملکرد، هزینه و سهولت استفاده برای اکثر قریب به اتفاق کاربردهای پایش وضعیت و تشخیص ماشینآلات دوار است.