センサー感度の理解
定義: 感度とは何ですか?
感度 センサの出力信号と測定対象の入力物理量の比であり、センサのゲインまたは変換係数を表します。 振動 センサーの感度は、振動(加速度、速度、または振動数)の単位あたりにどれだけの電気出力(電圧または電荷)が生成されるかを定義します。 変位)。感度が高いほど、特定の振動レベルに対する出力信号が大きくなり、解像度と信号対雑音比が向上しますが、センサー出力が飽和する前の最大測定範囲が制限されます。.
感度は、センサの出力電圧を意味のある振動単位に変換するために知っておくべき基本的な仕様です。これは製造時に決定されます。 較正, 校正証明書に記載され、すべての振動計算に使用されます。感度のトレードオフを理解することで、特定の測定要件に適したセンサーを選択できます。.
センサータイプ別の感度単位
加速度計
IEPE/電圧モード
- 単位: mV/g(加速度1gあたりのミリボルト)
- 標準値: 10~1000 mV/g
- 標準: 100 mV/gが最も一般的
- 高感度: 500~1000 mV/g(低振動用途)
- 低感度: 10~50 mV/g(高振動、衝撃アプリケーション)
充電モード
- 単位: pC/g(ピコクーロン/g)
- 標準値: 1~1000 pC/g
- 汎用: 10~50 pC/g 共通
速度センサー
- 単位: mV/in/s または mV/mm/s
- 典型的な: 100 mV/in/s または ~4000 mV/mm/s
- 代替単位: V/m/s
変位プローブ
- 単位: mV/mil または V/mm
- 典型的な: 200 mV/mil または 7.87 V/mm (渦電流プローブ)
- 校正済み: 特定のターゲット材料とギャップ範囲
感度のトレードオフ
高感度(100~1000 mV/g)
利点
- 低振動のための大きな出力信号
- 解像度の向上(小さな変化を検出できる)
- 信号対雑音比の向上
- 低振動機械に最適
デメリット
- ダイナミック レンジが限られている (低振動で飽和する)
- 標準範囲: ±5g~±50g
- 振動や衝撃の大きい用途には適していません
低感度(10~50 mV/g)
利点
- 広いダイナミックレンジ
- 高振動(±100g~±10,000g)を測定可能
- 衝撃や衝突に耐える
- 高振動環境でも飽和しない
デメリット
- 低振動のために出力を小さくする
- 信号対雑音比が低い
- 解像度を下げた
- 小さな振動の変化を見逃す可能性がある
感度選択
アプリケーションに基づいて
低振動(< 5 mm/s)
- 高感度(100~500 mV/g)を使用する
- 精密機械、低速機器
- 小さな変化に対しても適切な解決策が必要
中程度の振動(5~20 mm/s)
- 標準感度(50~100 mV/g)
- 一般産業機械
- 最も一般的なアプリケーション範囲
高振動(> 20 mm/s)
- 低感度(10~50 mV/g)
- 飽和を防ぐ
- 破砕機、粉砕機、高アンバランス機器
衝撃とインパクト
- 非常に低い感度(1~10 mV/g)
- ±1000g以上の測定が可能
- 衝撃試験、衝突試験
測定への影響
信号レベル
- 感度が高い → 信号電圧が大きい
- 機器の入力範囲をより有効に活用
- 解像度の向上
- しかし、測定可能な最大振動を制限します
ダイナミックレンジ
- ノイズフロアから飽和までの範囲
- 高感度:狭い範囲(小さな信号に適しています)
- 低感度:広範囲(可変信号に適しています)
- 解像度と範囲のトレードオフ
ノイズ性能
- センサー固有のノイズ(電子機器の電気ノイズ)
- 感度が高いほど、低振動時の信号対雑音比が向上
- 感度が低いほどノイズが顕著になる
校正と検証
工場出荷時の校正
- 工場で校正された新しいセンサー
- センサーまたは証明書に感度が記載されている
- 許容範囲は通常±5-10%
- 重要な使用の前に検証する必要がある
定期的な再校正
- 感度は時間の経過とともに変化する可能性がある
- 毎年またはスケジュールに従って再調整する
- 校正証明書からの感度の更新
- 機器に入力するか修正を適用する
現場検証
- ハンドヘルドキャリブレーターは既知の振動を提供します
- センサー出力が期待値(感度×入力)と一致することを確認する
- 重要な測定前のクイックチェック
関連仕様
測定範囲
- 最大振動センサーが測定可能
- 感度と反比例する
- 例: ±5V出力で100 mV/g → ±50g範囲
解決
- 検出可能な最小の振動変化
- ノイズとデジタル化による制限
- 一般的に感度が高いほど解像度は向上する
直線性
- 測定範囲全体にわたって一定の感度を維持する方法
- 優れたセンサー: 直線からの偏差 < 1%
- %フルスケールエラーとして指定
実践上の考慮事項
楽器入力マッチング
- 機器の入力範囲はセンサーの出力と一致する必要があります
- 例: 100 mV/g センサー × 50g 振動 = 5V 出力 (計測器の ±5V 入力に適合する必要があります)
- 調整可能な入力ゲインはさまざまな感度に対応します
複数のセンサー
- 1つのプログラムで異なる感度のセンサーを使用する
- 各センサーごとに機器を設定する必要があります
- 間違った感度を入力するとエラーが発生します
- 1つの感度に標準化することで操作が簡素化されます
センサー感度は、物理的な振動と電気信号間の変換を定義する基本的な仕様です。感度の単位、予想される振動レベルに基づく選択基準、そして測定機器への適切な感度入力を理解することは、正確な振動測定、適切なセンサーの選択、そして感度の不一致や飽和による測定誤差の回避に不可欠です。.