Az érzékelő érzékenységének megértése
Definíció: Mi az érzékenység?
Érzékenység az érzékelő kimeneti jelének és a mért bemeneti fizikai mennyiségnek az aránya, amely az érzékelő erősítését vagy konverziós tényezőjét jelenti. Például rezgés érzékelők, az érzékenység meghatározza, hogy mennyi elektromos kimenetet (feszültséget vagy töltést) termelnek egységnyi rezgés (gyorsulás, sebesség vagy elmozdulás). A nagyobb érzékenység nagyobb kimeneti jelet jelent az adott rezgési szinten, ami jobb felbontást és jel-zaj arányt biztosít, de korlátozza a maximális mérési tartományt, mielőtt az érzékelő kimenete telítődne.
Az érzékenység az az alapvető specifikáció, amelyet ismerni kell ahhoz, hogy az érzékelő kimeneti feszültségét értelmes rezgési egységekké alakíthassuk. A gyártás során határozzák meg. kalibráció, kalibrációs tanúsítványokon dokumentálva, és minden rezgésszámításban felhasználva. Az érzékenységi kompromisszumok megértése lehetővé teszi a megfelelő érzékelő kiválasztását az adott mérési követelményekhez.
Érzékenységi mértékegységek érzékelőtípus szerint
Gyorsulásmérők
IEPE/Feszültség mód
- Egységek: mV/g (millivolt/g gyorsulás)
- Tipikus értékek: 10–1000 mV/g
- Standard: 100 mV/g leggyakoribb
- Nagy érzékenység: 500-1000 mV/g (alacsony rezgésű alkalmazások)
- Alacsony érzékenység: 10-50 mV/g (nagy rezgés, ütésálló alkalmazások)
Töltési mód
- Egységek: pC/g (pikocoulomb/g)
- Tipikus értékek: 1-1000 pC/g
- Általános rendeltetésű: 10-50 pC/g gyakori
Sebességérzékelők
- Egységek: mV/hüvelyk/s vagy mV/mm/s
- Tipikus: 100 mV/hüvelyk/s vagy ~4000 mV/mm/s
- Alternatív mértékegységek: V/m/s
Elmozdulásmérő szondák
- Egységek: mV/mil vagy V/mm
- Tipikus: 200 mV/mil vagy 7,87 V/mm (örvényáramú szondák)
- Kalibrált: Adott célanyaghoz és réstartományhoz
Érzékenységi kompromisszumok
Nagy érzékenység (100-1000 mV/g)
Előnyök
- Nagy kimeneti jel az alacsony rezgés érdekében
- Jobb felbontás (kis változások észlelésére is alkalmas)
- Jobb jel-zaj arány
- Jó alacsony rezgésű gépekhez
Hátrányok
- Korlátozott dinamikatartomány (alacsonyabb rezgésnél telítődik)
- Tipikus tartomány: ±5 g és ±50 g között
- Nem alkalmas nagy rezgésnek vagy ütésnek kitett alkalmazásokhoz
Alacsony érzékenység (10-50 mV/g)
Előnyök
- Széles dinamikatartomány
- Nagy rezgések mérésére alkalmas (±100 g és ±10 000 g között)
- Alkalmas ütés- és ütésállóságra
- Nem telítődik nagy rezgésű körülmények között
Hátrányok
- Kisebb teljesítmény az alacsony vibráció érdekében
- Alacsonyabb jel-zaj arány
- Csökkentett felbontás
- Kis rezgésváltozások kimaradhatnak
Érzékenység kiválasztása
Alkalmazás alapján
Alacsony rezgés (< 5 mm/s)
- Használjon nagy érzékenységet (100-500 mV/g)
- Precíziós gépek, alacsony sebességű berendezések
- Jó felbontásra van szükség a kis változtatásokhoz
Mérsékelt rezgés (5-20 mm/s)
- Standard érzékenység (50-100 mV/g)
- Általános ipari gépek
- Leggyakoribb alkalmazási tartomány
Nagy rezgés (> 20 mm/s)
- Alacsony érzékenység (10-50 mV/g)
- A telítettség megelőzése
- Zúzók, malmok, nagy kiegyensúlyozatlanságú berendezések
Sokk és hatás
- Nagyon alacsony érzékenység (1-10 mV/g)
- Mérési pontosság ±1000 g vagy nagyobb
- Ütésvizsgálat, törésteszt
A mérésekre gyakorolt hatás
Jelszint
- Nagyobb érzékenység → nagyobb jelfeszültség
- Jobban kihasználja a műszer bemeneti tartományát
- Javított felbontás
- De korlátozza a maximálisan mérhető rezgést
Dinamikatartomány
- A zajszinttől a telítettségig terjedő tartomány
- Nagy érzékenység: szűk tartomány (kis jelekhez jó)
- Alacsony érzékenység: széles tartomány (változó jelekhez jó)
- Kompromisszum a felbontás és a hatótávolság között
Zajszint
- Érzékelő saját zaja (elektromos zaj az elektronikában)
- Nagyobb érzékenység = jobb jel-zaj arány az alacsony rezgés érdekében
- Alacsonyabb érzékenységgel a zaj jelentősebbé válik
Kalibrálás és ellenőrzés
Gyári kalibráció
- Új, gyárilag kalibrált érzékelők
- Az érzékenység az érzékelőn vagy a tanúsítványon van feltüntetve
- Tolerancia jellemzően ±5-10%
- Kritikus használat előtt ellenőrizni kell
Időszakos újrakalibrálás
- Az érzékenység idővel változhat
- Évente vagy ütemterv szerint újrakalibrálható
- Frissített érzékenység a kalibrációs tanúsítvány alapján
- Vigye be a műszerbe vagy alkalmazzon korrekciókat
Terepi ellenőrzés
- A kézi kalibrátor ismert rezgést biztosít
- Ellenőrizze, hogy az érzékelő kimenete megfelel-e az elvárásoknak (érzékenység × bemenet)
- Gyors ellenőrzés kritikus mérések előtt
Kapcsolódó specifikációk
Mérési tartomány
- A maximális rezgésérzékelő méri
- Fordított arányban az érzékenységgel
- Példa: 100 mV/g ±5V kimenettel → ±50g tartomány
Felbontás
- A legkisebb észlelhető rezgésváltozás
- A zaj és a digitalizáció korlátozza
- A nagyobb érzékenység általában jobb felbontást eredményez
Linearitás
- Hogyan marad állandó az érzékenység a mérési tartományon belül?
- Jó szenzorok: < 1% eltérés a lineáristól
- % teljes skálahibaként megadva
Gyakorlati megfontolások
Műszerbemenet-illesztés
- A műszer bemeneti tartományának meg kell egyeznie az érzékelő kimenetével
- Példa: 100 mV/g érzékelő × 50g rezgés = 5V kimenet (be kell illeszkednie a műszer ±5V bemenetébe)
- Állítható bemeneti erősítések a különböző érzékenységekhez
Több érzékelő
- Különböző érzékenységű érzékelők használata egyetlen programban
- Minden érzékelőhöz külön konfigurálni kell a műszert
- Hiba, ha helytelen érzékenységet adtak meg
- Az egyetlen érzékenységre való szabványosítás leegyszerűsíti a műveleteket
Az érzékelő érzékenysége egy alapvető specifikáció, amely meghatározza a fizikai rezgés és az elektromos jel közötti átváltást. Az érzékenységi egységek megértése, a várható rezgésszinteken alapuló kiválasztási kritériumok és a mérőeszközökben a megfelelő érzékenységbevitel elengedhetetlen a pontos rezgésméréshez, a megfelelő érzékelő kiválasztásához és az érzékenységi eltérésekből vagy telítettségből eredő mérési hibák elkerüléséhez.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 