Mikä on kiihtyvyysanturi? Opas värähtelyanalyysiin

Määritelmä: Tärinänmittauksen ydin

An kiihtyvyysanturi on muunnin (tai anturi), joka muuntaa mekaanisen liikkeen, erityisesti tärinän tai iskun aiheuttaman kiihtyvyyden, verrannolliseksi sähköiseksi signaaliksi. Se on eniten käytetty anturi ennakoivan kunnossapidon ja kunnonvalvonnan alalla. Mittaamalla koneen komponenttien kiihtyvyyttä kiihtyvyysanturi tarjoaa raakadataa, jota tarvitaan monenlaisten mekaanisten ja sähköisten vikojen diagnosointiin laakerivirheistä epätasapainoon ja linjausvirheisiin.

Miten kiihtyvyysanturit toimivat? Pietsosähköinen periaate

Vaikka kiihtyvyysantureita on useita eri tyyppejä, valtaosa teollisuuskoneiden valvonnassa käytetyistä perustuu pietsosähköinen ilmiöTässä on yksinkertaistettu kuvaus niiden toiminnasta:

1. Pietsosähköinen kide: Kiihtyvyysanturin sisällä on pieni massa, joka on kiinnitetty pietsosähköiseen kiteeseen (usein eräänlaiseen keraamiseen materiaaliin, kuten PZT:hen).
2. Voiman kohdistaminen: Kun kone tärisee, anturikotelo liikkuu sen mukana. Inertian vuoksi sisäinen massa vastustaa tätä liikettä ja kohdistaa voiman kiteeseen.
3. Signaalin luominen: Pietsosähköisellä kiteellä on ainutlaatuinen ominaisuus: puristettaessa tai rasittaessa se tuottaa pienen sähkövarauksen (jännitteen), joka on suoraan verrannollinen käytettyyn voimaan.
4. Lähtö: Sisäinen elektroniikka käsittelee tämän jännitesignaalin ja lähettää sen kaapelia pitkin tiedonkeruulaitteeseen tai valvontajärjestelmään. Lähtösignaali on analoginen esitys koneen kiihtyvyydestä kyseisessä pisteessä.

Kiihtyvyysanturien tyypit

Eri sovellukset vaativat erityyppisiä kiihtyvyysantureita, joilla jokaisella on omat vahvuutensa.

Yleiskäyttöiset kiihtyvyysanturit

Nämä ovat teollisuuden valvonnan työjuhtia. Niiden herkkyys on tyypillisesti 100 mV/g ja taajuusalue sopii useimmille yleisille koneille, kuten pumpuille, moottoreille ja tuulettimille (esim. 2 Hz - 10 kHz).

MEMS-kiihtyvyysanturit

Mikroelektromekaanisten järjestelmien (MEMS) kiihtyvyysanturit ovat piipohjaisia antureita. Ne ovat hyvin pieniä, vähän virtaa kuluttavia ja kustannustehokkaita. Vaikka perinteisesti ne ovat olleet vähemmän herkkiä kuin pietsosähköiset tyypit, nykyaikaiset MEMS-anturit kehittyvät nopeasti ja ovat yleisiä kannettavassa elektroniikassa, autoteollisuudessa ja joissakin edullisemmissa kunnonvalvontajärjestelmissä.

Pietsoresistiiviset kiihtyvyysanturit

Näitä antureita käytetään iskukokeisiin ja matalataajuisen liikkeen mittaamiseen. Ne voivat mitata jopa 0 Hz:iin asti (DC-kiihtyvyys), mikä on hyödyllistä sovelluksissa, kuten sentrifugin vakiokiihtyvyyden mittaamisessa.

Korkean taajuuden kiihtyvyysanturit

Suunniteltu erityisesti korkeataajuisten tapahtumien, kuten varhaisvaiheen vaihde- ja laakerivikojen, havaitsemiseen. Niillä on pienempi massa ja korkeampi resonanssitaajuus, minkä ansiosta ne voivat mitata tarkasti jopa 20 kHz:n tai sitä korkeampia värähtelyjä.

Tärkeimmät tekniset tiedot ja valinta

Kiihtyvyysanturia valitessaan insinöörit ottavat huomioon useita keskeisiä parametreja:

• Herkkyys (mV/g): Korkeampi herkkyys tuottaa voimakkaamman signaalin, mikä sopii paremmin matalatasoisten värähtelyjen mittaamiseen. 100 mV/g on yleinen standardi.
• Taajuusvaste: Taajuusalue, jonka anturi pystyy mittaamaan tarkasti. Tämän on vastattava koneen odotettuja vikataajuuksia.
• Lämpötila-alue: Anturin on kestettävä sen koneen pinnan käyttölämpötila, johon se on asennettu.
• Kiinnitysmenetelmä: Anturin kiinnitystapa koneeseen (tappikiinnitys, liima, magneetti) vaikuttaa merkittävästi suurtaajuusmittausten tarkkuuteen. Tappikiinnitys tarjoaa parhaan liitoksen ja taajuusvasteen.

Sovellukset kunnonvalvonnassa

Kiihtyvyysanturit ovat olennaisia lähes kaikissa värähtelyanalyysitehtävissä, mukaan lukien:

• Ennakoivat huolto-ohjelmat: Rutiininomaisten värähtelytietojen kerääminen koneiden kunnon trendien seuraamiseksi ja vikojen ennustamiseksi.
• Vianmääritys: Erityisongelmien, kuten epätasapainon, linjausvirheen, löysyyden ja laakerin kulumisen, tunnistaminen.
• Hyväksyntätestaus: Varmistaa, että uudet tai korjatut koneet täyttävät tärinävaatimukset.
• Modaalinen analyysi: Rakenteen ominaistaajuuksien ja moodimuotojen tutkiminen.

← Takaisin päähakemistoon