Comprensione del rumore triboelettrico

Definizione: Che cos'è il rumore triboelettrico?

rumore triboelettrico è una forma di interferenza elettrica che può contaminare i segnali di vibrazione, in particolare quelli piezoelettrici accelerometriSi tratta di un segnale di rumore a bassa frequenza che viene generato quando il cavo del sensore stesso è sottoposto a movimento meccanico, come piegatura, flessione o urto. Questo rumore non è correlato alle vibrazioni effettive della macchina sottoposta a misurazione e può quindi causare errori di misurazione significativi se non adeguatamente controllato.

La causa: l'effetto triboelettrico

Il rumore è generato dal effetto triboelettrico, un fenomeno in cui si crea una carica statica quando due materiali diversi vengono messi a contatto e poi separati. Un tipico cavo coassiale per accelerometro è costituito da un conduttore centrale, uno strato dielettrico (isolante) e una schermatura esterna.

Quando il cavo viene piegato, il dielettrico e la schermatura esterna si sfregano l'uno contro l'altro, generando una piccola quantità di carica statica. Questa carica crea una tensione che viene rilevata dall'amplificatore ad alta sensibilità collegato al sensore piezoelettrico. Il risultato è un "rombo" a bassa frequenza o un picco di tensione spurio nel segnale di vibrazione che non ha nulla a che fare con la vibrazione della macchina.

Caratteristiche del rumore triboelettrico

• Bassa frequenza: Il rumore è prevalentemente un fenomeno a bassa frequenza, che si verifica in genere al di sotto dei 10 Hz.
• Punte spurie: Spesso appare come picchi casuali di grande ampiezza nel forma d'onda del tempo.
• Spettro “pista da sci”: In un Spettro FFT, può contribuire a un effetto “pista da sci”, in cui il rumore di fondo è molto alto all’estremità delle basse frequenze dello spettro e poi diminuisce.
• Non ripetibile: Il rumore non è sincrono con la rotazione della macchina e non è ripetibile tra le misurazioni.

Perché è un problema?

Il rumore triboelettrico può mascherare i reali segnali di vibrazione a bassa frequenza di una macchina. Questo rappresenta un problema significativo quando si analizzano macchinari a bassa velocità, dove importanti informazioni diagnostiche (come sbilanciamenti e disallineamenti a 1X giri/min) si trovano a queste basse frequenze. Il rumore può nascondere questi segnali reali o essere confuso con essi, portando a una diagnosi errata.

Come prevenire il rumore triboelettrico

La prevenzione del rumore triboelettrico si ottiene attraverso la corretta selezione dei cavi e tecniche di installazione:

1. Utilizzare cavi di alta qualità e a basso rumore: I produttori di sensori più rinomati offrono cavi "a basso rumore". Questi cavi presentano uno speciale strato di grafite conduttiva applicato tra il dielettrico e la schermatura esterna. Questo strato funge da drenaggio, prevenendo l'accumulo di cariche elettrostatiche e riducendo drasticamente l'effetto triboelettrico.
2. Fissare il cavo: Questo è il passaggio pratico più importante. Il cavo deve essere saldamente fissato o incollato alla superficie della macchina, il più vicino possibile al sensore. Questo garantisce che il cavo vibri *con* la macchina, anziché flettersi e muoversi autonomamente. Eventuali anelli allentati o sezioni di cavo penzolanti sono fonti primarie di rumore.
3. Evitare impatti con i cavi: Assicurarsi che il cavo sia posizionato lontano da qualsiasi fonte di impatto o frustata, come alberi rotanti o altre parti mobili di macchinari.
4. Messa a terra corretta: Sebbene non sia direttamente correlato all'effetto triboelettrico, assicurarsi che il sensore e il cablaggio siano correttamente collegati a terra secondo le istruzioni del produttore è essenziale per prevenire altre forme di rumore elettrico, come i loop di terra.

Utilizzando il tipo corretto di cavo e, soprattutto, assicurandosi che sia fissato correttamente, gli effetti del rumore triboelettrico possono essere quasi completamente eliminati, ottenendo dati sulle vibrazioni a bassa frequenza più puliti e affidabili.

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