センサー感度の理解
感度 これは、センサーの出力信号と、それが測定する入力物理量との比率であり、実質的にはそのゲインまたは変換係数である。 振動 センサーにおいて、感度とは、振動がどのような形で表されるかにかかわらず、振動の単位あたりにどれだけの電気出力（電圧または電荷）が生じるかを示すものです。 加速度, 速度 または 変位。感度が高いほど、同じ振動レベルに対して出力値が大きくなり、分解能と信号対雑音比が向上します。しかし、その反面、センサー出力が飽和するまでの測定可能な最大振動レベルが制限されます。感度は、センサーの生電圧を意味のある工学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。感度は製造時に固定されます 較正、に収録された 校正証明書、そしてその後のすべての振動計算で使用されます。
まず最初に一つ明確にしておきますが、この記事は……についてです センサー 感度、すなわちトランスデューサの入力に対する出力。これは、 バランスのとれた感度これは、ローターの不平衡量1単位あたりにバランス機の測定値がどれだけ変化するかを示すもので、関連する概念ではあるが、測定方法は異なる。
1. センサーの種類別感度単位
加速度計
について 加速度計 は振動測定の主力製品であり、その感度は信号調整方式によって異なる値が示される。
- アイイーピーイー ／電圧モード： expressed in mV/g （加速度1gあたりのミリボルト）；典型的な値は10～1000 mV/gで、 100 mV/g 最も一般的な汎用型です。感度500～1000 mV/gの高感度型は低振動環境での作業に適しており、感度10～50 mV/gの低感度型は高振動や衝撃のある環境に適しています。
- 充電モード: expressed in pC/g （gあたりのピコクーロン）；代表的な値は1～1000 pC/gで、汎用用途では10～50 pC/gが一般的である。
速度センサーおよび変位プローブ
- 速度センサー: 1インチ/秒あたりのmV、または1mm/秒あたりのmV — 通常は100 mV/in/sで、これはおよそ4000 mV/mm/sに相当する。V/m/sと表記されることもある。
- 変位プローブ: mV/mil または V/mm — 通常、200 mV/mil または 7.87 V/mm 渦電流探触子、かつ常に特定のターゲット材料とギャップ範囲に合わせて調整されています。
2. 感度とトレードオフ
センサー選定における最大の課題は、感度と測定範囲が相反する方向を向いている点にある。
高感度（100～1000 mV/g）
- 利点: 低振動時の高出力、微小な変化を検出するための優れた分解能、優れた信号対雑音比、そして低振動の機械における理想的な性能。
- デメリット: a limited ダイナミックレンジ 低振動域（一般的な範囲は±5g～±50g）で飽和するため、高振動や衝撃を伴う作業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により、高振動（±100g～±10,000g）の測定が可能で、衝撃や打撃への耐性に優れ、過酷な環境下でも飽和しない。
- デメリット: 振動が少なくなる代わりに、出力が低下し、S/N比が悪化し、解像度が低下し、わずかな変化を見逃すリスクが生じます。
3. 用途に応じた感度の選択
実用的な目安としては、予想される振動レベルに合わせてセンサーを選定し、クリッピングが発生することなく、信号が計測器の入力範囲を十分に満たすようにします。
- 低振動（5 mm/s未満）： 高感度（100～500 mV/g）を備えており、微小な変化を高い分解能で捉えることが重要な、精密機器や低速機械に適しています。
- 中程度の振動（5～20 mm/s）： 一般的な産業用機械向けの標準感度（50～100 mV/g）— 最も一般的な範囲です。
- 高振動（20 mm/s 以上）： クラッシャー、ミル、および不均衡の大きい機器での飽和を防ぐため、低感度（10～50 mV/g）に設定されています。
- 衝撃と打撃： 衝撃試験や衝突試験において±1000g以上を測定できるよう、非常に低い感度（1～10 mV/g）を実現しています。
4. 測定への影響
信号レベル、ダイナミックレンジ、およびノイズ
- Signal level: 感度が高くなると信号電圧が大きくなり、計測器の入力範囲をより十分に活用できるため分解能が向上しますが、測定可能な振動の最大値には上限が生じます。
- ダイナミックレンジ: ノイズフロアから飽和までの範囲。感度が大きいほど範囲は狭くなり（微小信号に適している）、感度が低いほど範囲は広くなる（変動する信号に適している）――これは分解能と測定範囲の直接的なトレードオフである。
- 騒音性能： どのセンサーにも固有の電気的ノイズフロアが存在します。感度が高いほど、振動が小さい場合にはS/N比が向上しますが、感度が低下するにつれて、そのノイズの影響は比例して大きくなります。
動作確認例：50gの振動にさらされた100mV/gのセンサーは、5Vの出力を生成します。計測器の入力範囲が±5Vの場合、そのセンサーは50gの上限まで適切にマッチングされますが、それを超えるとクリップが発生します。
5. 校正と検証
感度は、正確かつ最新のものであって初めて有用です。そのため、センサーの寿命期間中、3つの段階で検証が行われます。
- 工場出荷時の設定： 新しいセンサーは工場で校正されており、感度値は本体または証明書に、通常±5～10％の許容誤差範囲で記載されています。重要な用途に使用する前に、必ず確認してください。
- 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ため、毎年、または予定に従って再校正を行い、新しい証明書に記載された最新の値を確認して、それを測定器に入力するか、補正を適用してください。
- 現地確認： ハンドヘルド型キャリブレータは、既知の基準振動を印加することで、出力が期待値（感度×入力）と一致しているかを確認できます。これは、重要な測定を行う前の簡単な事前チェックとして役立ちます。
これは、 永久校正 ローターのバランス調整において、この用語は、トランスデューサーのゲインではなく、バランス調整機に保存され再利用可能な校正データを指す。
6. 関連仕様
- 測定範囲： センサーが検出できる最大振動値であり、感度とは逆の関係にある。出力範囲が±5 Vの100 mV/gセンサーの場合、測定範囲は±50gとなる。
- 解決： ノイズやデジタル化の影響によって制限される、検出可能な最小の変化量。一般的に、感度が高いほど解像度も高くなる。
- Linearity: 測定範囲全体で感度がどれほど一定に保たれるか――優れたセンサーは、フルスケール誤差のパーセンテージとして指定される、直線性からの偏差を1%未満に抑える。
7. 実務上の考慮事項
計器の入力整合と混成艦隊
- 入力整合： 計測器の入力範囲は、センサーの出力に対応している必要があります。例えば、50gの加速度で100 mV/gのセンサーは5 Vを出力しますが、これは±5 Vの入力範囲に収まる必要があります。入力ゲインを調整できることで、1台の計測器で異なる感度のセンサーに対応することが可能になります。
- 複数のセンサー： 1つのプログラムで感度の異なるセンサーを使用する場合、それぞれのセンサーに合わせて装置の設定を行う必要がありますが、誤った感度を入力してしまうことはよくあるエラーの原因となります。感度を1つに統一することで、操作が大幅に簡素化されます。
携帯型計測器において、感度という数値は、ソフトウェアがトランスデューサからのミリボルト信号を、診断やバランス調整に使用される振幅および位相の測定値に変換するために必要な値そのものです。例えば、次のようなフィールドアナライザでは、 バランセット-1A 各付属品の感度に合わせて設定されています 加速度計 これにより、測定値が正しい工学単位で表示されるようになります。正しい値を入力することで、mm/s単位の1×の測定値が、バランス補正を計算するのに十分な信頼性を持つことが保証されます。入力した感度が取り付けられたセンサーと一致しない場合、その後のすべての数値は同じ比率で誤ったものとなります。当社のツールを使用すれば、特定のセンサーと振動条件における予想される出力を検証することができます。 振動センサー感度計算機.
センサーの感度は、物理的な振動と電気信号との変換を規定する基本的な仕様です。単位を理解し、予想される振動レベルに合わせて適切な値を選択し、測定器に正しく入力することは、正確な測定や適切なセンサーの選定を行う上で不可欠であり、感度の不一致や飽和による誤差を防ぐためにも重要です。
