הבנת מתמרים סייסמיים
הגדרה: מהו מתמר סייסמי?
מתמר סייסמי (נקרא גם חיישן סייסמי או מתמר אינרציאלי) הוא רֶטֶט חיישן המשתמש במסה סייסמית פנימית (מסת הוכחה) התלויה על ידי קפיצים או אלמנטים גמישים אחרים כנקודת ייחוס אינרציאלית למדידת התנועה המוחלטת של בסיס החיישן. כאשר בית החיישן רוטט, המסה האינרציאלית נוטה להישאר נייחת במרחב (מעל התדר הטבעי של מערכת המסה-קפיץ), והתנועה היחסית בין בית החיישן הרוטט למסה הנייחת יחסית נמדדת ומומרת לאות חשמלי המייצג רטט.
המונח "סיסמי" מגיע ממדידת רעידות אדמה (סיסמומטרים) שם נעשה שימוש לראשונה בעיקרון זה - מסה תלויה נשארת יחסית נייחת בעוד שהקרקע נעה מתחתיה. בניטור מכונות, הן... מתמרי מהירות and מדי תאוצה הם מתמרים סייסמיים, אם כי המונח קשור לרוב למדידות מהירות.
עקרון הפעולה
מערכת בולם קפיץ מסה
- מסה סייסמית: תלוי בתוך בית החיישן
- אָבִיב: קפיצים מכניים או כיפופים תומכים במסה
- שיכוך: ריסון אוויר, מגנטי או נוזל
- התמרה: תנועה יחסית המומרת לאות חשמלי
אזורי תגובת תדר
- מתחת לתדר הטבעי: מסה ודיור נעים יחד (תגובה גרועה)
- בתדר טבעי: תהודה (מוגברת אך מעוותת)
- מעל התדר הטבעי: מסה נייחת, בית רוטט (אזור מדידה טוב)
- טווח שמיש: בדרך כלל > 2× תדר טבעי
סוגי מתמרים סייסמיים
מתמרי מהירות (סליל נע)
- מגנט תלוי על ידי קפיצים בתוך הסליל
- מהירות יחסית יוצרת מתח (אינדוקציה אלקטרומגנטית)
- תדר טבעי בדרך כלל 8-15 הרץ
- ניתן לשימוש מעל 16-30 הרץ
- מודד ישירות מהירות
מדי תאוצה
- פיזואלקטרייםגביש פיאזו חש כוח מסה
- MEMS: חישה קיבולית או פיאזורסיסטית
- תדר טבעי גבוה יותר (10-30 קילוהרץ)
- ניתן לשימוש החל מ-1 הרץ ומעלה
- מודד תאוצה
חיישנים סייסמיים לעומת חיישנים לא סייסמיים
חיישנים סייסמיים (יחוס אינרציאלי)
- מדי תאוצה, מתמרי מהירות
- מדידת תנועה מוחלטת
- רכוב על מבנה רוטט
- מסה פנימית מספקת ייחוס
- הנפוץ ביותר לניטור מכונות
חיישנים לא סייסמיים (מקור ייחוס חיצוני)
- גששי קירבה (זרם מערבולת)
- מדידת תנועה יחסית בין שני משטחים
- דורש נקודת הרכבה נייחת
- מדידת תנועת הציר ביחס למיסב
- משמש למדידת רעידות פיר
יתרונות התכנון הסייסמי
הפניה עצמאית
- אין צורך בהפניה חיצונית
- ניתן להרכבה בכל מקום על מבנה רוטט
- מודד תנועה מוחלטת במרחב אינרציאלי
רב-תכליתיות
- סוג חיישן יחיד עבור יישומים רבים
- התקנה זמנית או קבועה
- ניידות בין מכונות
מגבלות
מגבלות תגובת תדר
- לא ניתן למדוד בצורה אמינה מתחת לתדר הטבעי ~2x
- מתמרי מהירות גרועים מתחת ל-15-20 הרץ
- פשרה: תדר טבעי נמוך (תגובה טובה בתדרים נמוכים) לעומת גודל גדול
צעדי דיור תנועה
- מודד את בית המיסב, לא את הציר ישירות
- רעידות בית ≠ רעידות ציר (מושפעות מקשיחות המיסב, מבנה)
- עבור תנועה ישירה של הציר, יש צורך בגששי קרבה
יישומים
ניטור מצב המכונות
- מידות בית המיסב
- מגמות רטט כלליות
- פגם במיסב גילוי
- אבחון מכונות כללי
רעידות מבניות
- רעידות בניין ויסודות
- ניטור סייסמי (רעידות אדמה)
- רעידות קרקע ממכונות
ניתוח מודאלי
- מדידת תגובה מבנית להשפעות
- קביעת תדרים טבעיים וצורות מצבים
- מדידות פונקציית העברה
מתמרים סייסמיים, המשתמשים במסות פנימיות כמקורות אינרציאליים, מהווים את הבסיס למדידת רעידות בניטור מכונות מסתובבות. הבנת העיקרון הסייסמי - כיצד מסות תלויות מאפשרות מדידת תנועה מוחלטת - מסבירה הן את היכולות והן את המגבלות של מדי תאוצה ומתמרי מהירות, סוסי העבודה של תוכניות ניתוח רעידות תעשייתיות.
 
									 
									 
									 
									 
									 
									