Razumijevanje seizmičkih pretvornika
Definicija: Što je seizmički pretvornik?
Seizmički pretvarač (također se naziva seizmički senzor ili inercijalni pretvornik) je vibracija Senzor koji koristi unutarnju seizmičku masu (masu otpornu na vibracije) ovješenu oprugama ili drugim usklađenim elementima kao inercijalnu referencu za mjerenje apsolutnog gibanja baze senzora. Kada kućište senzora vibrira, inercijalna masa nastoji ostati nepomična u prostoru (iznad prirodne frekvencije sustava masa-opruga), a relativno gibanje između vibrirajućeg kućišta i relativno nepomične mase mjeri se i pretvara u električni signal koji predstavlja vibraciju.
Izraz "seizmički" dolazi od mjerenja potresa (seizmometi) gdje je ovaj princip prvi put korišten - suspendirana masa ostaje relativno nepomična dok se tlo ispod nje pomiče. U praćenju strojeva, oboje pretvornici brzine and accelerometers su seizmički pretvarači, iako se taj izraz najčešće povezuje s mjeračima brzine.
Princip rada
Sustav mase-opruge-amortizera
- Seizmička masa: Ovješen unutar kućišta senzora
- Proljeće: Mehaničke opruge ili savijajuće opruge koje podupiru masu
- Prigušenje: Zračno, magnetsko ili fluidno prigušivanje
- Transdukcija: Relativno gibanje pretvoreno u električni signal
Regije frekvencijskog odziva
- Ispod prirodne frekvencije: Masa i kućište se kreću zajedno (slab odziv)
- Na prirodnoj frekvenciji: Rezonancija (pojačana, ali iskrivljena)
- Iznad prirodne frekvencije: Masa miruje, kućište vibrira (dobro područje mjerenja)
- Korisni raspon: Tipično > 2× prirodna frekvencija
Vrste seizmičkih pretvornika
Pretvarači brzine (s pokretnom zavojnicom)
- Magnet obješen oprugama unutar zavojnice
- Relativna brzina generira napon (elektromagnetna indukcija)
- Prirodna frekvencija obično 8-15 Hz
- Može se koristiti iznad 16-30 Hz
- Izravno mjeri brzinu
Akcelerometri
- PiezoelektričniPiezo kristal osjeća silu mase
- MEMS: Kapacitivno ili piezorezistivno očitavanje
- Viša prirodna frekvencija (10-30 kHz)
- Upotrebljivo od ~1 Hz naviše
- Mjeri ubrzanje
Seizmički i neseizmički senzori
Seizmički senzori (inercijalni referentni)
- Akcelerometri, pretvornici brzine
- Mjerenje apsolutnog gibanja
- Montirano na vibrirajuću strukturu
- Unutarnja masa pruža referencu
- Najčešći za praćenje strojeva
Neseizmički senzori (vanjska referenca)
- Sonde za mjerenje blizine (vrtložne struje)
- Mjerenje relativnog gibanja između dvije površine
- Zahtijeva stacionarnu točku montaže
- Mjerenje gibanja osovine u odnosu na ležaj
- Koristi se za mjerenje vibracija osovine
Prednosti seizmičkog dizajna
Samostalna referenca
- Nije potrebna vanjska referenca
- Može se montirati bilo gdje na vibrirajuću strukturu
- Mjeri apsolutno gibanje u inercijalnom prostoru
Svestranost
- Jedan tip senzora za mnoge primjene
- Privremena ili trajna instalacija
- Prijenosno između strojeva
Ograničenja
Ograničenja frekvencijskog odziva
- Ne može se pouzdano mjeriti ispod ~2× prirodne frekvencije
- Pretvarači brzine loši ispod 15-20 Hz
- Kompromis: niska prirodna frekvencija (dobar niskofrekventni odziv) u odnosu na veliku veličinu
Mjere za stambeni prostor
- Mjeri kućište ležaja, a ne direktno osovinu
- Vibracije kućišta ≠ vibracije osovine (pod utjecajem krutosti ležaja, strukture)
- Za izravno kretanje osovine potrebne su sonde za mjerenje blizine
Primjene
Praćenje stanja strojeva
- Mjerenja kućišta ležaja
- Ukupni trend vibracija
- Kvar ležaja otkrivanje
- Opća dijagnostika strojeva
Strukturne vibracije
- Vibracije zgrada i temelja
- Seizmičko praćenje (potresi)
- Vibracije tla od strojeva
Modalna analiza
- Mjerenje strukturnog odgovora na udarce
- Odredite prirodne frekvencije i oblike modova
- Mjerenja prijenosne funkcije
Seizmički pretvornici, koji koriste unutarnje mase kao inercijalne reference, čine temelj mjerenja vibracija u praćenju rotirajućih strojeva. Razumijevanje seizmičkog principa - kako suspendirane mase omogućuju mjerenje apsolutnog gibanja - objašnjava i mogućnosti i ograničenja akcelerometara i pretvornika brzine, radnih konja industrijskih programa za analizu vibracija.