Nopeusmittarin (nopeusanturin) ymmärtäminen
A nopeusmittari, virallisemmin sanottuna nopeusanturi tai nopeusmittari, on eräs anturi käytetään mittaamaan tärinä. Sen keskeinen piirre on, että se tuottaa sähköisen lähtösignaalin, joka on suoraan verrannollinen nopeus johon se on kiinnitetty. Tämä erottaa sen kiihtyvyysanturi, jonka tuotos on verrannollinen kiihtyvyys, ja läheisyysanturi, jonka tuotos on verrannollinen siirtymä.
1. Määritelmä: Mikä on velometri?
Koska nopeus on se parametri, jota useimmissa kansainvälisissä standardeissa käytetään koneen käynnin epätasaisuuden arvioimiseen, suoraan nopeuden mittaava anturi on periaatteessa houkutteleva ratkaisu. Perinteinen nopeusmittari on itsenäinen, itsestään virtaa tuottava laite – se ei tarvitse virtalähdettä eikä signaalinkäsittelyä tuottamaan käyttökelpoista lähtösignaalia. Vaikka nopeusmittari on nykyään harvinaisempi kuin kiihtyvyysanturi nykyaikaisessa kannettavassa tiedonkeruussa, sillä on edelleen aitoja sovelluskohteita, erityisesti keskinopeiden koneiden jatkuvassa valvonnassa ja osana laajempaa seismiset anturit jotka mittaavat liikettä suhteessa vapaaseen tilaan eikä kiinteään rakenteeseen.
2. Miten nopeusmittari toimii
Perinteiset nopeusmittarit ovat sähködynaamisia antureita. Ne toimivat samalla periaatteella kuin dynaaminen mikrofoni tai kitaran mikrofoni, ja niiden toimintaa ohjaa Faradayn induktiolaki:
- Kotelon sisällä on pehmeille jousille ripustettu lankakela.
- Kestomagneetti on kiinnitetty tukevasti koteloon.
- Kun anturi on asennettu tärisevään koneeseen, kotelo ja magneetti liikkuvat koneen pinnan mukana.
- Inertiaansa ansiosta jousella ripustettu kela pyrkii pysymään paikallaan avaruudessa (tämä on seismisen periaatteen ydin).
- Liikkuvan magneetin ja lähes paikallaan olevan käämin välinen suhteellinen liike indusoi jännitteen käämiin.
- Faradayn lain mukaan tämä indusoitu jännite on suoraan verrannollinen suhteellisen liikkeen nopeuteen — juuri se suure, jota tarvitsemme.
Jousi-massa-järjestelmä käyttäytyy näin vain oman ominaistaajuus (yleensä noin 8–10 Hz), mikä määrittää anturin alarajan. Nykyään on olemassa myös niin sanottuja “pietsosähköisiä nopeusantureita”: ne ovat pohjimmiltaan kiihtyvyysantureita, joissa on sisäänrakennettu elektroniikka integrointi piiri, joka muuntaa kiihtyvyyden nopeussignaaliksi anturin sisällä, jolloin vältytään sähködynaamisen rakenteen herkiltä liikkuvilta osilta.
3. Nopeusmittareiden edut ja haitat
Edut
- Suora nopeuslähtö: ne mittaavat heti nopeuden — parametrin, jota käytetään eniten arvioitaessa tärinän voimakkuus yleiskäyttöisissä koneissa noin 10 Hz:n ja 1 000 Hz:n taajuusalueella (mukaan ISO 20816(ISO 10816 -standardin nykyaikainen seuraaja). Mittauslaitteeseen ei tarvita integrointia, mikä pitää signaaliketjun yksinkertaisena.
- Omavirtalähteinen (passiivinen): Perinteiset sähködynaamiset nopeusmittarit tuottavat signaalin itse eivätkä tarvitse ulkoista virtalähdettä, mikä on hyödyllistä tietyissä teollisuus- ja vaarallisten alueiden asennuksissa.
- Hyvä matalien taajuuksien toisto: luonnollisen taajuutensa yläpuolella ne ovat yleensä herkempiä matalilla taajuuksilla kuin monet yleiskäyttöiset kiihtyvyysanturit, ja tuottavat voimakkaan, puhtaan signaalin epätasapainon ja väärän suuntauksen kohdalla.
Haitat
- Rajoitettu taajuusalue: niiden käyttöalue on kapeampi kuin kiihtyvyysanturin. Ne eivät sovellu laakeriviat tai vaihdevikoja, jotka ylittävät selvästi niiden siirtymärajan.
- Liikkuvat osat: sisäinen jousi- ja kierrekokoonpano voi väsyä, siirtyä paikaltaan tai jopa rikkoutua kokonaan, etenkin voimakkaasti tärisevissä käyttöolosuhteissa.
- Suuntaherkkyys: ne on asennettava siihen asentoon, johon ne on suunniteltu (pysty- tai vaakasuoraan), koska painovoima esijännittää jousijousituksen.
- Suurempi ja painavampi: ne ovat yleensä huomattavasti suurempia ja painavampia kuin nykyaikaiset kiihtyvyysanturit, mikä voi aiheuttaa massakuormitusta kevyille rakenteille.
- Herkkyys magneettikentille: voimakkaat ulkoiset kentät, kuten suurten moottoreiden läheisyydessä esiintyvät, voivat vaikuttaa käämiin ja vääristää lukemaa.
4. Nopeusmittari vs. kiihtyvyysanturi
Nykyaikaiseen kannettavaan tiedonkeruuseen ja värähtelydiagnostiikka, kiihtyvyysanturi on paras valinta. Sen taajuusvaste on huomattavasti laajempi ja tasaisempi, joten yksi kiihtyvyysanturi pystyy havaitsemaan sekä epätasapainosta johtuvat matalataajuiset tärinät että laakeri- ja vaihdevikoista johtuvat erittäin korkeataajuiset tärinät. värähtelyanalysaattori ja integroi kiihtyvyyssignaalin elektronisesti näyttääkseen nopeuden tai siirtymän tarpeen mukaan — yksi kestävä anturi, joka hoitaa kaikki velometrin tehtävät ja paljon muuta. Juuri näin toimii kannettava kaksikanavainen Balanset-1A toimii kenttäolosuhteissa: se mittaa kiihtyvyyden kiihtyvyysantureillaan, laskee siitä nopeuden vakavuusluokituksen määrittämiseksi ISO-luokituksen mukaisesti ja käyttää samaa signaalia mittaamaan 1×-amplitudin ja vaiheen, joita tarvitaan yksi- ja kaksitasoisessa tasapainotuksessa. Jos sinun on muunnettava lukemia eri anturityyppien välillä, meidän Tärinäyksikkömuunnin siirtyy sujuvasti yksikköjen mm/s, µm ja g välillä.
Nopeusmittareita käytetään nykyään pääasiassa kiinteästi asennettuina antureina keskinopeuksisissa koneissa – tuulettimissa, pumpuissa ja moottoreissa – ja erityisesti vanhemmissa laitoksissa, joissa ne valittiin alun perin valvontamittareiksi ja jotka jatkavat luotettavaa toimintaansa vuosikymmenestä toiseen.
