Comprendre les accéléromètres IEPE
Définition : Qu'est-ce qu'un accéléromètre IEPE ?
Accéléromètre IEPE (Integrated Electronics Piezo-Electric, également appelé ICP®, mode tension ou accéléromètre à courant constant) est un accéléromètre piézoélectrique Avec une électronique de conditionnement de signal intégrée alimentée par un courant constant (généralement 2 à 20 mA) fourni par le même câble à deux fils qui transporte le signal de sortie. L'électronique interne convertit la charge à haute impédance du cristal piézoélectrique en une tension de sortie à basse impédance, éliminant ainsi le recours à une alimentation externe. amplificateurs de charge et permettant l’utilisation de câbles coaxiaux simples et peu coûteux sur de longues distances.
Les accéléromètres IEPE sont devenus la norme industrielle pour les applications industrielles. vibration Surveillance, utilisés dans plus de 901 applications grâce à leur simplicité, leur fiabilité et leur rentabilité. Ils constituent le capteur de choix pour la surveillance d'état., équilibrage, et le dépannage dans la plupart des environnements industriels.
Principe de fonctionnement
Construction interne
- Élément piézoélectrique : Génère une charge proportionnelle à accélération
- Amplificateur intégré : Amplificateur FET ou IC à l'intérieur du boîtier du capteur
- Conversion d'impédance : Convertit la charge à haute impédance (pC) en tension à faible impédance (mV)
- Câble unique : Câble à deux conducteurs pour l'alimentation et le signal
Chemin d'alimentation et de signal
- L'instrument fournit un courant constant (généralement 4 mA)
- Le courant alimente l'électronique interne
- La vibration module la tension sur le même câble
- La sortie couplée en courant alternatif (signal de vibration) est alimentée par une tension de polarisation continue
- L'instrument sépare l'alimentation CC du signal CA
Principaux avantages
Simplicité
- Aucun amplificateur externe requis
- Connexion simple à deux fils
- Câble coaxial standard (faible coût)
- Installation et configuration faciles
Capacité de câble long
- La sortie à faible impédance pilote les câbles longs
- Longueurs de câble jusqu'à 300 m (1 000 pi) pratiques
- Dégradation minimale du signal
- Aucune exigence de câble particulière
Immunité au bruit
- Faible impédance moins sensible aux interférences électriques
- Meilleure réjection EMI/RFI que le mode de charge
- Convient aux environnements électriquement bruyants
Rapport coût-efficacité
- Élimine les amplificateurs de charge coûteux
- Réduit les coûts du système
- Coût d'installation réduit
- Capteurs standard de l'industrie largement disponibles
Spécifications et performances
Spécifications typiques
- Sensibilité : 10-100 mV/g commun (100 mV/g standard)
- Gamme de fréquences : 0,5 Hz – 10 kHz (coupure basse fréquence du couplage CA)
- Plage de mesure : ±50 g à ±500 g typique
- Plage de température : -50°C à +120°C en standard ; versions haute température jusqu'à +175°C
- Puissance requise : 18-30 VDC, 2-20 mA courant constant
Caractéristiques de performance
- Excellente linéarité (typiquement < Erreur 1%)
- Faible bruit de fond
- Bonne planéité de la réponse en fréquence
- Calibrage stable dans le temps
Limites
Réponse basse fréquence
- Sortie couplée en courant alternatif (le condensateur bloque le courant continu)
- Coupure basse fréquence généralement de 0,5 à 2 Hz (point -3 dB)
- Impossible de mesurer le courant continu réel ou les changements très lents
- Convient à la plupart des machines (> 300 tr/min) mais limitation pour les très basses vitesses
Limites de température
- IEPE standard limité à ~120°C
- Versions haute température jusqu'à 175°C mais plus chères
- Au-delà des limites, l'électronique tombe en panne
- Alternative : accéléromètres en mode charge pour températures très élevées (> 200 °C)
Sensibilité de la boucle de masse
- Réjection de mode commun modérée
- Peut être affecté par les différences de potentiel de terre
- Une mise à la terre et une isolation appropriées sont importantes
- Généralement, aucun problème avec une installation correcte
Applications
Surveillance de l'état
- Collecte de données basée sur les itinéraires avec des collecteurs de données
- Systèmes de surveillance en ligne permanents
- Surveillance temporaire pour le dépannage
- Capteur de vibrations industriel le plus courant
Équilibre
- Mesures d'équilibrage sur le terrain
- Machines d'équilibrage d'atelier
- Mesure d'amplitude et de phase
Tests d'acceptation
- Mise en service de nouveaux équipements
- Vérification après réparation
- Vérification contractuelle des vibrations
IEPE vs. autres types d'accéléromètres
IEPE contre mode de charge
- IEPE : Électronique intégrée, câble simple, coût réduit, température limitée
- Mode de charge : Pas d'électronique, nécessite un amplificateur de charge, températures extrêmes possibles
- Utiliser IEPE : 95% d'applications industrielles
- Frais d'utilisation : Températures extrêmes (> 175 °C), environnements nucléaires, applications spéciales
IEPE contre MEMS
- IEPE : Cristal piézoélectrique, performances supérieures, norme industrielle
- MEMS : Silicium micro-usiné, coût réduit, systèmes intégrés
- Avantages de l'IEPE : Meilleure sensibilité, bande passante plus large, fiabilité éprouvée
- Avantages des MEMS : Coût inférieur, taille plus petite, réponse CC
Bonnes pratiques d'installation
Méthodes de montage
- Montage sur goujon : Meilleures performances, fréquence la plus élevée (jusqu'à 10 kHz et plus)
- Adhésif : Bonnes performances, semi-permanentes (jusqu'à 7-8 kHz)
- Magnétique: Pratique, acceptable pour la surveillance de routine (jusqu'à 2-3 kHz)
- Portable : Dépistage rapide uniquement, précision et plage de fréquences limitées
Considérations relatives aux câbles
- Utilisez un câble coaxial de qualité
- Éviter d'endommager les câbles (écrasement, courbures prononcées)
- Câble sécurisé pour éviter les vibrations
- Gardez les câbles éloignés des sources de haute tension
- Vérifier la continuité et l'isolement
Vérification de l'alimentation électrique
- Vérifiez que l'instrument fournit un courant constant approprié (2 à 20 mA typique)
- Vérifiez la tension de polarisation (généralement 8-12 VCC)
- Assurer une tension d'alimentation adéquate (18-30 VDC)
- Testez avec un capteur dont le bon fonctionnement est connu pour vérifier l'instrument
Les accéléromètres IEPE offrent un équilibre optimal entre performance, simplicité et coût pour la surveillance des vibrations industrielles. Leur électronique intégrée, leur connectivité simple et leurs performances robustes en font un choix incontournable pour les applications de surveillance d'état, d'équilibrage et de dépannage dans tous les secteurs, remplaçant les anciennes technologies de charge et de sortie de tension dans la plupart des applications standard.
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