Comprendere gli accelerometri IEPE

Dispositivi

Equilibratore portatile e analizzatore di vibrazioni Balanset-1A

$2,358.31

Parti di ricambio

Sensore di vibrazioni

$107.47

Parti di ricambio

Sensore ottico (tachimetro laser)

$148.07

Dispositivi

Balanset-4

$8,123.32

Parti di ricambio

Standard magnetico Insize-60-kgf

$54.93

Parti di ricambio

Nastro riflettente

$11.94

Dispositivi

Bilanciatore dinamico "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definizione: Che cos'è un accelerometro IEPE?

Accelerometro IEPE (Integrated Electronics Piezo-Electric, chiamato anche ICP®, modalità di tensione o accelerometro a corrente costante) è un accelerometro piezoelettrico con elettronica di condizionamento del segnale integrata, alimentata da una corrente costante (tipicamente 2-20 mA) fornita attraverso lo stesso cavo a due fili che trasporta il segnale di uscita. L'elettronica interna converte la carica ad alta impedenza del cristallo piezoelettrico in un'uscita di tensione a bassa impedenza, eliminando la necessità di alimentatori esterni. amplificatori di carica e consentendo l'uso di cavi coassiali semplici ed economici su lunghe distanze.

Gli accelerometri IEPE sono diventati lo standard industriale per l'industria vibrazione monitoraggio, utilizzati in oltre 901.000 applicazioni grazie alla loro semplicità, affidabilità e convenienza. Sono i sensori preferiti per il monitoraggio delle condizioni, bilanciamento, e risoluzione dei problemi nella maggior parte degli ambienti industriali.

Principio di funzionamento

Costruzione interna

• Elemento piezoelettrico: Genera una carica proporzionale a accelerazione
• Amplificatore integrato: Amplificatore FET o IC all'interno dell'alloggiamento del sensore
• Conversione di impedenza: Converte la carica ad alta impedenza (pC) in tensione a bassa impedenza (mV)
• Cavo singolo: Cavo a due conduttori per alimentazione e segnale

Percorso di alimentazione e segnale

• Lo strumento fornisce corrente costante (tipicamente 4 mA)
• La corrente alimenta l'elettronica interna
• La vibrazione modula la tensione sullo stesso cavo
• L'uscita accoppiata in CA (segnale di vibrazione) si basa sulla tensione di polarizzazione CC
• Lo strumento separa l'alimentazione CC dal segnale CA

Vantaggi principali

Semplicità

• Non è richiesto alcun amplificatore esterno
• Semplice collegamento a due fili
• Cavo coassiale standard (a basso costo)
• Installazione e configurazione facili

Capacità di cavi lunghi

• L'uscita a bassa impedenza pilota cavi lunghi
• Lunghezze dei cavi fino a 300 m (1000 piedi) pratiche
• Degradazione minima del segnale
• Nessun requisito speciale per i cavi

Immunità al rumore

• Bassa impedenza meno suscettibile alle interferenze elettriche
• Migliore reiezione EMI/RFI rispetto alla modalità di carica
• Adatto ad ambienti elettricamente rumorosi

Costo-efficacia

• Elimina costosi amplificatori di carica
• Riduce i costi del sistema
• Costi di installazione inferiori
• Sensori standard del settore ampiamente disponibili

Specifiche e prestazioni

Specifiche tipiche

• Sensibilità: 10-100 mV/g comune (100 mV/g standard)
• Gamma di frequenza: 0,5 Hz – 10 kHz (taglio a bassa frequenza dall'accoppiamento CA)
• Campo di misura: ±50 g a ±500 g tipico
• Intervallo di temperatura: da -50°C a +120°C standard; versioni ad alta temperatura fino a +175°C
• Potenza richiesta: 18-30 VDC, corrente costante 2-20 mA

Caratteristiche delle prestazioni

• Ottima linearità (tipicamente < Errore 1%)
• Pavimento a basso rumore
• Buona risposta in frequenza piatta
• Calibrazione stabile nel tempo

Limitazioni

Risposta alle basse frequenze

• Uscita accoppiata in CA (il condensatore blocca la CC)
• Taglio delle basse frequenze in genere 0,5-2 Hz (punto -3 dB)
• Non è possibile misurare la vera corrente continua o variazioni molto lente
• Adatto per la maggior parte dei macchinari (>300 giri/min) ma limitato per velocità molto basse

Limitazioni di temperatura

• IEPE standard limitato a ~120°C
• Versioni ad alta temperatura fino a 175°C ma più costose
• Oltre i limiti, l'elettronica fallisce
• Alternativa: accelerometri in modalità di carica per temperature molto elevate (>200°C)

Sensibilità al ground loop

• Rigetto di modo comune moderato
• Può essere influenzato dalle differenze di potenziale di terra
• È importante una corretta messa a terra e un isolamento adeguato
• Di solito non ci sono problemi con un'installazione corretta

Applicazioni

Monitoraggio delle condizioni

• Raccolta dati basata sul percorso con i collettori dati
• Sistemi di monitoraggio permanente online
• Monitoraggio temporaneo per la risoluzione dei problemi
• Sensore di vibrazioni industriale più comune

Bilanciamento

• Misure di bilanciamento sul campo
• Macchine equilibratrici da officina
• Misurazione di ampiezza e fase

Test di accettazione

• Messa in servizio di nuove apparecchiature
• Verifica post-riparazione
• Verifica contrattuale delle vibrazioni

IEPE vs. altri tipi di accelerometri

IEPE vs. Modalità di carica

• IEPE: Elettronica integrata, cavo semplice, costo inferiore, temperatura limitata
• Modalità di carica: Nessuna elettronica, richiede amplificatore di carica, temperature estreme possibili
• Utilizzare IEPE: 95% di applicazioni industriali
• Costo di utilizzo: Temperature estreme (>175°C), ambienti nucleari, applicazioni speciali

IEPE contro MEMS

• IEPE: Cristallo piezoelettrico, prestazioni più elevate, standard industriale
• MEMS: Sistemi integrati in silicio microlavorato, a basso costo
• Vantaggi IEPE: Migliore sensibilità, larghezza di banda più ampia, affidabilità comprovata
• Vantaggi dei MEMS: Costo inferiore, dimensioni ridotte, risposta CC

Migliori pratiche di installazione

Metodi di montaggio

• Montaggio a perno: Migliori prestazioni, frequenza più alta (fino a 10+ kHz)
• Adesivo: Buone prestazioni, semipermanente (fino a 7-8 kHz)
• Magnetico: Comodo, accettabile per il monitoraggio di routine (fino a 2-3 kHz)
• Portatile: Solo screening rapido, precisione e intervallo di frequenza limitati

Considerazioni sui cavi

• Utilizzare un cavo coassiale di qualità
• Evitare danni ai cavi (schiacciamenti, curve strette)
• Fissare il cavo per evitare vibrazioni
• Tenere i cavi lontani da fonti ad alta tensione
• Verificare la continuità e l'isolamento

Verifica dell'alimentazione elettrica

• Verificare che lo strumento fornisca una corrente costante adeguata (tipicamente 2-20 mA)
• Controllare la tensione di polarizzazione (in genere 8-12 VDC)
• Assicurare una tensione di alimentazione adeguata (18-30 VDC)
• Prova con un sensore sicuramente funzionante per verificare lo strumento

Gli accelerometri IEPE rappresentano l'equilibrio ottimale tra prestazioni, semplicità e costi per il monitoraggio delle vibrazioni industriali. La loro elettronica integrata, la connettività semplice e le prestazioni affidabili li hanno resi la scelta ideale per applicazioni di monitoraggio delle condizioni, bilanciamento e risoluzione dei problemi in tutti i settori, sostituendo le vecchie tecnologie di carica e di uscita in tensione nella maggior parte delle applicazioni standard.

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