Սեղմման ակսելերոմետրների հասկացում
A սահքային ակսելերոմետր (հայտնի է նաև որպես սահքային ռեժիմի ակսելերոմետր)՝ պիեզոէլեկտրական ակսելերոմետր որում ներքին սեյսմիկ զանգվածը կիրառում է սահք ճնշում՝ ոչ թե սեղմման լարում,՝ պիեզոէլեկտրական բյուրեղային տարրերին, երբ տեղի է ունենում արագացում : Այս մեկ փոփոխությունը բյուրեղի բեռնվածքի մեթոդի մեջ ապահովում է հիմքի դեֆորմացիայից գերազանց մեկուսացում, ավելի լավ ջերմային անցումային արձագանք և ավելի ցածր զգայունություն մոնտաժման թրստի փոփոխությունների նկատմամբ, ինչի շնորհիվ սահքային դիզայնները բարձրորակ ընտրություն են կրիտիկական տատանում չափումների համար, որտեղ ամենակարևորը ճշգրտությունն ու երկարաժամկետ կայունությունն են: Դրանք ավելի թանկ են սեղմման ռեժիմի զնդերից, բայց ճշգրիտ լաբորատորիաներում, էտալոնային ստանդարտներում և բարձր արժեքի սարքավորումների մշտական մոնիտորինգի դեպքում այդ որակը հեշտությամբ արդարացնում է իր արժեքը:
1. Կառուցվածք և աշխատանքի սկզբունք
A տրանսդյուսեր սահքային ռեժիմով կառուցված ակսելերոմետրը դասավորում է իր մասերը կենտրոնական առանցքի շուրջ այնպես, որ տատանումը փորձում է սահեցնել զանգվածը բյուրեղի կողքով՝ ոչ թե սեղմել այն:
Ներքին կառուցվածք
- Կենտրոնական սյուն. կոշտ մոնտաժային պրակ, որն անցնում է զնդի կենտրոնով և ամրացված է հիմքին:
- Սեյսմիկ զանգված. խիտ նյութից պատրաստված օղակ կամ գլան, որը շրջապատում է կենտրոնական սյունը:
- Պիեզոտարրեր. բյուրեղային թիթեղներ, որոնք ամրացված են զանգվածի և կենտրոնական սյունի միջև, կողմնորոշված այնպես, որ արձագանքեն շոշափողային (սահքային) բեռնվածքին:
- Նախաճնշում. զանգվածը սեղմված է բյուրեղների դեմ՝ հաճախ արտաքին օղակով կամ փողակով,՝ ժողովածուն պահելու համար հաստատուն սեղմման տակ և աշխատանքի ընթացքում գծային:
- Սահքային կոնֆիգուրացիա. քանի որ բյուրեղները գտնվում են սյունի կողքին , արագացումը սահեցնում է դրանք՝ ոչ թե սեղմում:
Ինչպես է աշխատում սեղմման ռեժիմը
- Իրանը արագանում է այն մակերեսի հետ, որի վրա ամրացված է:
- Սեյսմիկ զանգվածը դիմադրում է այդ արագացմանը իներցիայի միջոցով (F = m × a):
- Հետևաբար զանգվածը ձգտում է սահել շոշափողապես՝ ամրացված կենտրոնական սյունի նկատմամբ:
- Այդ հարաբերական շարժումը սահքային վիճակի է բերում ամրացված պիեզոէլեկտրական տարրերը:
- Սահքային լարումը ստեղծում է էլեկտրական լիցք բյուրեղի մակերեսների վրա:
- Այդ լիցքը ուղիղ համեմատական է կիրառված արագացմանը և վերածվում է օգտագործելի ազդանշանի՝ կամ ներկառուցված IEPE սխեմայի կամ արտաքին լիցքային ուժեղացուցիչ.
Սեղմման ռեժիմի հետ հակադրությունը ուսուցողական է: Սեղմման դիզայնում բյուրեղները գտնվում են ուղղակիորեն մոնտաժման հիմքի վրա՝ զանգվածի տակ, ուստի հիմքի ցանկացած ծռում կամ տաքացում ուղղակիորեն փոխանցվում է բյուրեղային փաթեթին: Սահքային երկրաչափությունը միտումնավոր տեղափոխում է զնդման տարրերը հիմքից դեպի սյունի կողքը՝ մեկուսացնելով դրանք այդ սխալների աղբյուրներից:
2. Առավելությունները սեղմման ռեժիմի նկատմամբ
Հիմքի դեֆորմացիայի մեկուսացում
Սա հիմնական առավելությունն է: Երբ զնդի տակ գտնվող կառուցվածքը ծռվում է, սեղմման ռեժիմի բյուրեղը այդ ծռումը ընկալում է որպես կեղծ լարում և ցույց է տալիս տատանում , որն իրականում չկա: Սահքային զնդում տարրերը մեկուսացված են հիմքի դեֆորմացիայից, ուստի.
- Մոնտաժման մակերեսի ծռումը ուղղակիորեն չի բեռնում բյուրեղները:
- Զնդը կարող է ամրացվել բարակ, ճկուն կառուցվածքների վրա՝ տախտակաձև մետաղ, թեթև իրաններ, օդափոխիչ խողովակներ,՝ առանց կեղծ ազդանշանի առաջացման:
- Սեղմման դիզայնները, հակառակը, հայտնի են կեղծ ընթերցումներով, որոնք առաջանում են հիմքի դեֆորմացիայից հենց այդ մակերեսների վրա:
Ճիշտ զոնդի մոնտաժ մոնտաժման մակերեսի որակը ISO 5348 եվս կարևոր է, բայց սահքային դիզայնը շատ ավելի հանդուրժողական է անկատար մակերեսների նկատմամբ:
Դիմադրություն ջերմային անցումային ազդեցություններին
- Ավելի լավ մերժում արագ ջերմաստիճանային փոփոխությունների նկատմամբ՝ քամու հարվածը կամ հանկարծակի ջերմության աղբյուրը շատ ավելի քիչ կեղծ ազդանշան է առաջացնում:
- Ավելի ցածր պիրոէլեկտրական էֆեկտ (պիեզոբյուրեղի կողմից արձակվող կեղծ լիցքը, երբ փոխվում է դրա ջերմաստիճանը):
- Ավելի կայուն զրոյական կետ, ինչը կարևոր է ցածր հաճախականությունների աշխատանքի համար՝ մոտ DC-ին:
Զգայունության բացակայություն մոնտաժման թրստի նկատմամբ և կայունություն
- Աշխատանքային բնութագրերը ավելի քիչ են ազդվում պրակի թրստման ուժգնությունից՝ ապահովելով ավելի կրկնելի մոնտաժ:
- Տեղում ավելի քիչ կրիտիկական թրստի վերահսկողություն է պահանջվում:
- Ավելի ցածր երկարաժամկետ դրիֆտ և ավելի կայուն կալիբրում, ինչի շնորհիվ սահքային զնդերը գերիշխում են էտալոնային և մետրոլոգիական դերերում, որտեղ վստահելի կալիբրման վկայական պետք է պահպանվի տարիներ:
3. Կիրառություններ
Սահքային ակսելերոմետրները կիրառվում են այնտեղ, որտեղ սխալ թվի արժեքը բարձր է.
- Էտալոնային ստանդարտներ. կալիբրման հիմնական զնդեր, ստանդարտների լաբորատորիաներ և կողք-կողքի կալիբրման համակարգեր, որտեղ պահանջվում է ամենաբարձր ճշգրտություն:
- Կրիտիկական սարքավորումների մոնիտորինգ. մշտական տեղադրումներ կրիտիկական սարքավորումներ , օրինակ՝ մեծ տուրբոմեքենաների և ատոմակայանի սարքավորումների վրա, որտեղ հուսալիությունը գերագույն կարևորություն ունի:
- Ճշգրիտ չափումներ՝ մոդալ թեստավորում, կառուցվածքային դինամիկայի հետազոտություններ, ընդունման փորձարկումներ և պայմանագրային հաստատում:
- Դժվարին մոնտաժի պայմաններ՝ թույլ տախտակաժապավեն, թեթև իրաններ և այլ ճկուն մակերևույթներ, որտեղ հիմքի դեֆորմացիան կխեղաթյուրեր սեղմման տիպի սենսորի աշխատանքը:
4. Աշխատանքային բնութագրեր
Գծային լայնության և չափման սահմանների տեսանկյունից՝ սահքային սենսորը ընդհանուր առմամբ համեմատելի է որակյալ սեղմման տիպի սարքի հետ. նրա առավելությունը կայունության և իմունիտետի մեջ է, ոչ թե գովազդային թվերի:
- Հաճախականության տիրույթ՝ շատ լայն է: Ցածր հաճախականությունների արձագանքը սովորաբար հասնում է 0,5–5 Հց՝ կախված դիզայնից, իսկ օգտագործելի վերին սահմանը ձգվում է դեպի տեղադրված ռեզոնանս, հաճախ՝ 20–70 կՀց՝ կախված սենսորի չափսից (ավելի փոքր սենսորներն ունեն ավելի բարձր ռեզոնանսային հաճախականություն):
- Ամպլիտուդի տիրույթ՝ սովորաբար ±50 g-ից մինչև ±500 g, իսկ մասնագիտացված տարբերակները նախատեսված են ավելի բարձր կամ ցածր սահմանների համար:
- Ջերմաստիճանային աշխատանքային բնութագրեր՝ ստանդարտ միավորները ծածկում են մոտավորապես −50-ից մինչև +120 °C միջակայքը, բարձր ջերմաստիճանի տարբերակները հասնում են մոտ 175 °C-ի, և այդ միջակայքում սահքային դիզայնը պահպանում է ավելի փոքր զրոյական շեղում՝ համեմատած սեղմման տիպի համարժեքի հետ:
5. Գին, ընտրություն և դաշտային կիրառման համատեքստ
Սահքային սենսորները սովորաբար 2-4 անգամ ավելի թանկ են, քան սեղմման տիպի ակսելերոմետրները, ինչը պայմանավորված է ավելի բարդ արտադրությամբ, ավելի նեղ թույլատրելի շեղումներով և բարձրորակ նյութերով: Ավելացված արժեքը հիմնավորված է կրիտիկական կամ պայմանագրային չափումների, դժվարին մոնտաժի մակերևույթների, էտալոնային և կալիբրման աշխատանքների, ինչպես նաև երկարաժամկետ մշտական տեղադրումների դեպքում, որտեղ կայունությունը կենսական նշանակություն ունի: Ռուտինային արդյունաբերական մոնիտորինգի համար կոշտ մակերևույթների վրա՝ կամ բյուջետային ժամանակավոր հետազոտությունների համար՝ սեղմման տիպի սենսորը սովորաբար բավարար է: Մեծամասնությունը առաջարկում է սահքային դիզայնները ինչպես IEPE, այնպես էլ լիցքային ռեժիմի տարբերակներով, հաճախ նշված որպես “բարձրորակ” կամ “ճշգրիտ” մոդելներ:
Օրական դաշտային բալանսավորում և դիագնոստիկայի ժամանակ սակայն, գերիշխող սխալների աղբյուրները մոնտաժի որակն են և մաքուր փուլ էտալոնային արժեքը, ոչ թե սենսորի կայունության վերջին մասնիկը: Կրելի երկու ալիքային սարք, օրինակ Balanset-1A չափում է 1× ամպլիտուդ և ֆազ, հաշվարկում ազդեցության գործակիցներ, և հաստատում մնացորդային անհավասարակշռություն օգտագործելով կայուն ակսելերոմետրներ, որոնք ուղղակիորեն տեղադրված են առանցքակալի իրանների վրա՝ ճիշտ այն կոշտ մակերևույթների վրա, որտեղ ամուր սեղմման տիպի կամ արդյունաբերական սահքային սենսորը լավ է աշխատում: Սահքային առավելությունը որոշիչ դառնում է մեկ քայլ այդ սահմանից այն կողմ՝ թույլ թաղանթների վրա, ջերմային աղմուկով շրջակա միջավայրերում և կալիբրման լաբորատորիայում, որը պահպանում է բոլոր դաշտային սենսորների օբյեկտիվությունը:
6. Սահքային vs Սեղմման տիպի. Արագ համեմատություն
| Բնութագիր | Սահքային ռեժիմ | Սեղմման տիպի ռեժիմ |
|---|---|---|
| Հիմքի դեֆորմացիայի զգայունություն | Շատ ցածր | Բարձր |
| Ջերմային անցումային սխալ | Ցածր | Ավելի բարձր |
| Մոնտաժի մոմենտի զգայունություն | Ցածր | Ավելի բարձր |
| Երկարաժամկետ կայունություն | Գերազանց | Լավ |
| Հարաբերական արժեք | 2–4× | Բազային արժեք |
| Ամենալավը հարմար է | Ճշգրտություն, էտալոններ, ճկուն մակերևույթներ | Ռուտինային մոնիտորինգ կոշտ մակերևույթների վրա |
Կարճ ասած՝ սահքային ակսելերոմետրները ներկայացնում են պիեզոէլեկտրական տատանումների սենսորների բարձրորակ մակարդակը. գերազանց հիմքի դեֆորմացիայի մերժում, ջերմային կայունություն և չափման ճշգրտություն: Նրանց ավելի բարձր գինը պահում է դրանց ռուտինային կիրառությունից դուրս, բայց երբ չափման որակը գերագույն կարևորություն ունի, մոնտաժի պայմանները բարդ են, կամ երկարաժամկետ կայունությունը կենսական է, սահքային ռեժիմի ակսելերոմետր ընտրությունն է:
