Razumijevanje pojačala naboja

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Definicija: Što je pojačalo naboja?

Pojačalo naboja je elektronički uređaj za kondicioniranje signala koji pretvara visokoimpedansni izlaz naboja (mjereno u pikokulonima, pC) iz načina punjenja piezoelektrični akcelerometri u izlazni napon niske impedancije pogodan za prijenos preko kabela i obradu mjernim instrumentima. Pojačalo naboja djeluje kao pretvarač impedancije i pojačalo, omogućujući korištenje senzora u načinu rada naboja koji mogu raditi na ekstremnim temperaturama i u teškim uvjetima gdje IEPE akcelerometri ne bi uspio.

Iako su rjeđi u rutinskom industrijskom praćenju (zamijenjeni jednostavnijim IEPE senzorima), pojačala naboja ostaju bitna za specijalizirane primjene koje zahtijevaju ekstremne temperaturne mogućnosti (iznad 175 °C), nuklearna okruženja ili situacije u kojima se elektronika senzora ne može tolerirati. Razumijevanje rada pojačala naboja važno je za visokotemperaturne... vibracija sustavi praćenja i povijesnog mjerenja.

Princip rada

Pretvorba naboja u napon

• Piezoelektrični senzor generira naboj (Q) proporcionalan ubrzanju
• Naboj prikupljen na posebnom niskošumnom kabelu s kapacitetom
• Pojačalo naboja integrira naboj pomoću povratnog kondenzatora
• Izlazni napon V = Q / Cpovratna veza
• Rezultat: Izlazni napon niske impedancije (obično ±10 V punog opsega)

Ključne značajke kruga

• Vrlo visoka ulazna impedancija (>10^12 oma) kako bi se izbjeglo curenje naboja
• Kondenzator povratne veze definira pojačanje/osjetljivost
• Otpornik povratne veze postavlja niskofrekventni odziv
• Dizajn s niskim šumom ključan za slabe signale
• Višestruke postavke pojačanja za različite osjetljivosti senzora

Prednosti sustava načina punjenja

Sposobnost ekstremnih temperatura

• Senzori u načinu punjenja rade do 650°C (neki do 1000°C)
• Nema elektronike u senzoru koja bi mogla otkazati zbog topline
• Neophodno za ispušne sustave, peći, motore
• IEPE ograničen na maksimalno ~175°C

Otpornost na zračenje

• Nema aktivne elektronike u senzoru
• Pogodno za nuklearna okruženja
• IEPE elektronika oštećena zračenjem

Zamjenjivost kabela

• Može promijeniti duljinu kabela bez ponovne kalibracije
• Naboj neosjetljiv na kapacitet kabela (unutar ograničenja)
• Fleksibilnost u instalaciji

Nedostaci i izazovi

Složenost sustava

• Zahtijeva zasebno vanjsko pojačalo punjenja (cijena, veličina)
• Više komponenti = više potencijalnih točaka kvara
• Postavljanje i konfiguracija složeniji od IEPE-a

Zahtjevi za kabele

• Mora se koristiti poseban kabel s niskim šumom
• Pomicanje kabela može generirati buku (triboelektrični efekt)
• Kabel mora biti osiguran kako bi se spriječile vibracije
• Skuplji od standardnog koaksijalnog
• Praktično ograničenje duljine obično je ~100 m

Osjetljivost na vlagu

• Visoka impedancija osjetljiva na otpor izolacije
• Vlaga može uzrokovati pomicanje signala ili šum
• Zahtijeva dobro brtvljenje i stanje kabela

Kada koristiti način punjenja

Potrebne aplikacije

• Visoka temperatura: >175°C (ispušni sustavi, peći, sušari, ispitivanje motora)
• Nuklearni okoliši: Zračenje prelazi toleranciju elektronike
• Eksplozivne atmosfere: Intrinzično sigurni senzori bez aktivne elektronike
• Istraživanje: Specijalizirano ispitivanje koje zahtijeva karakteristike načina punjenja

Ne preporučuje se kada

• Standardni industrijski nadzor (umjesto toga koristite IEPE)
• Dugi kabeli u okruženju s električnim šumom
• Ograničenja proračuna (skupa pojačala naboja)
• Rutinsko praćenje stanja (složenost nije opravdana)

Značajke pojačala naboja

Postavke pojačanja/osjetljivosti

• Podesivo prema osjetljivosti senzora
• Tipični rasponi: 0,1-1000 mV/pC
• Omogućuje korištenje različitih senzora s istim pojačalom
• Mora se kalibrirati za korištenje senzora

Kontrola frekvencijskog odziva

• Podesivo isključivanje visokopropusnog filtera (tipično 0,1-10 Hz)
• Niskopropusni filtar za anti-aliasing
• Funkcije integracije/diferenciranja
• Optimizirano za zahtjeve aplikacije

Mogućnost kabelskog pogona

• Izlaz niske impedancije dovodi duge kabele do instrumenata
• Tipično ±10V izlaz
• Može upravljati više instrumenata ako je potrebno

Postavljanje i kalibracija

Konfiguracija

1. Spojite senzor na pojačalo punjenja pomoću kabela s niskim šumom
2. Podesite pojačanje pojačala tako da odgovara osjetljivosti senzora
3. Postavite frekvencijski raspon (visokopropusni i niskopropusni filteri)
4. Spojite izlaz pojačala na mjerni instrument
5. Provjerite kalibraciju od kraja do kraja s poznatom pobudom

Provjera kalibracije

• Kalibracija stola za miješanje
• Prijenosni kalibrator (ručni pobudni uređaj)
• Uzastopna usporedba s referentnim senzorom
• Provjerite osjetljivost i frekvencijski odziv

Moderni trendovi

Opadanje korištenja

• IEPE je zamijenio način punjenja u većini primjena
• Jednostavnije, jeftinije, lakše za korištenje
• Način punjenja prepušten je specijaliziranim primjenama
• Neki objekti postupno ukidaju sustave punjenja

Preostale aplikacije

• Praćenje visokih temperatura (plinski turbini, motori)
• Nuklearne elektrane
• Istraživački laboratoriji
• Precizna mjerenja koja zahtijevaju prednosti načina punjenja
• Održavanje naslijeđenih sustava

Pojačala naboja su specijalizirani uređaji za kondicioniranje signala koji omogućuju korištenje piezoelektričnih akcelerometara u načinu rada s nabojem u ekstremnim uvjetima gdje IEPE senzori ne mogu raditi. Iako ih njihova složenost i cijena ograničavaju na specijalizirane primjene, razumijevanje rada pojačala naboja ostaje važno za praćenje vibracija na visokim temperaturama i održavanje starih mjernih sustava u industrijskim postrojenjima.

---

← Natrag na glavni indeks