რა არის აქსელერომეტრი? ვიბრაციის ანალიზის სახელმძღვანელო
ერთი აქსელერომეტრი არის გადამყვანი (ან სენსორი), რომელიც გარდაქმნის მექანიკურ მოძრაობას — კონკრეტულად აჩქარება ვიბრაციის ან დარტყმის შედეგად — პროპორციულ ელექტრულ სიგნალად. ის უდავოდ ყველაზე ფართოდ გამოყენებული სენსორია პროგნოზირებადი ტექნიკური მომსახურება and მდგომარეობის მონიტორინგი. მექანიზმში წერტილის სიჩქარის ცვლილების სიჩქარის გაზომვით, აჩქარების სენსორი (აკსელერომეტრი) გვაწვდის უმი მონაცემებს, რომელიც ანალიტიკოსს საშუალებას აძლევს, დაადგინოს მრავალი მექანიკური და ელექტრული ხარვეზი — დაწყებული საკისრების დეფექტები რომ დისბალანსი and არასწორი განლაგება.
1. განმარტება: ვიბრაციის გაზომვის არსი
დაჩქარება ბრუნვადი მექანიზმების გასაზომი ბუნებრივი სიდიდეა, რადგან დინამიკური ძალები, რომლებიც მანქანას აზიანებენ — მძიმე ადგილის ცენტრიფუგალური ძალა, ჩამომტვრეული სალტეის რგოლის დარტყმა — დაჩქარების პროპორციულია. აჩქარების სენსორი პირდაპირ რეაგირებს ამ ძალებზე, რის გამოც ის თითქმის ყველა თანამედროვე ვიბრაციის ანალიზატორი and მონაცემთა შემგროვებელი.
აქსელერომეტრის ერთ-ერთი პრაქტიკული უპირატესობა ისაა, რომ მისი აჩქარების სიგნალის ელექტრონულად... ინტეგრირებული ერთხელ გასაცემად სიჩქარე (მმ/წმ), და ორჯერ მისაცემად გადაადგილება (მიკრომეტრებში). შესაბამისად, ერთი, კარგად დამონტაჟებული სენსორი ფარავს ვიბრაციის სამივე კლასიკურ ერთეულს, რაც ანალიტიკოსს საშუალებას აძლევს, შეარჩიოს ის, რომელიც საუკეთესოდ ამხელს კონკრეტულ ხარვეზს.
2. როგორ მუშაობს აჩქარების სენსორები? პიეზოელექტრული პრინციპი
მიუხედავად იმისა, რომ რამდენიმე ფიზიკური პრინციპი არსებობს, სამრეწველო დანადგარებში გამოყენებული აჩქარების სენსორების უდიდესი უმრავლესობა ეფუძნება პიეზოელექტრული ეფექტი. სამუშაო თანმიმდევრობა მარტივია:
- პიეზოელექტრული კრისტალი: სენსორის შიგნით პატარა სეისმური მასა მიმაგრებულია a-ზე პიეზოელექტრული ელემენტი — როგორც წესი, კერამიკული მასალა, როგორიცაა PZT, ან პრემიუმ კლასის სენსორებში — ზუსტად დამუშავებული კვარცის კრისტალი.
- ძალის გამოყენება: როდესაც მანქანა ირხევა, კორპუსიც მასთან ერთად მოძრაობს. ინერციის გამო, შიდა მასა ეწინააღმდეგება ამ მოძრაობას და კრისტალზე მოქმედებს ძალა, რომელიც, ნიუტონის მეორე კანონის თანახმად, ტოლია მასისა და აჩქარების ნამრავლისა.
- სიგნალის გენერირება: დაძაბული პიეზოელექტრული კრისტალი გამოიმუშავებს უმცირეს ელექტრულ მუხტს, რომელიც პირდაპირპროპორციულია მოქმედი ძალისა და, შესაბამისად, აჩქარებისა.
- გამომავალი: შიდა ელექტრონიკა ამუშავებს ამ მუხტს და კაბელის საშუალებით გადასცემს მას მონაცემთა მიმღებს ან მონიტორინგის სისტემას, როგორც ამ წერტილში აჩქარების ანალოგურ წარმოდგენას.
იმის მიხედვით, თუ როგორ არის ეს მუხტი დაპირობებული, განისაზღვრება ორი საერთო ოჯახი. A დატენვის-გამომავალი სენსორი გადასცემს უმი მუხტს გარე მოწყობილობას დამუხტვის გამაძლიერებელი და უძლებს ძალიან მაღალ ტემპერატურას. ინდუსტრიაში გაცილებით უფრო გავრცელებულია ინდივიდუალური სასწავლო გეგმის შეფასება (ან ძაბვის რეჟიმი) ტიპი, რომელიც გამაძლიერებელს აერთიანებს სენსორში და გამოიმუშავებს დაბალი იმპედანსის ძაბვას, რომელიც კარგად გადაიცემა ჩვეულებრივი ორსადენიანი კაბელით. ყველაზე მდგრადი კონსტრუქციები იყენებენ ჭრა კონსტრუქცია, რომელიც კრისტალს იცავს ბაზის მოხრისა და თერმული გარდამავალი პროცესებისგან.
3. აჩქარების სენსორების ტიპები
სხვადასხვა გამოყენება სხვადასხვა სენსორს მოითხოვს, თითოეულს თავისი უპირატესობებით.
ზოგადი დანიშნულების აჩქარებელმზომები
ეს ინდუსტრიული მონიტორინგის მუშა ცხენები არიან. ისინი, როგორც წესი, გვთავაზობენ მგრძნობელობა 100 mV/g-სა და სიხშირის დიაპაზონს, რომელიც შესაფერისია ყველაზე გავრცელებული დანადგარებისთვის, როგორიცაა ტუმბოები, ძრავები და ვენტილატორები — დაახლოებით 2 ჰც-დან 10 კჰც-მდე.
MEMS აქსელერომეტრები
მიკროელექტრომექანიკური სისტემების (MEMS) აჩქარების სენსორები სილიციუმზეა დაფუძნებული, ძალიან პატარა, დაბალი ენერგომოხმარებისა და ეკონომიურია. ისტორიულად პიეზოელექტრულ ტიპებთან შედარებით ნაკლებად მგრძნობიარე, თანამედროვე MEMS მოწყობილობები სწრაფად უმჯობესდება და ფართოდ გამოიყენება პორტატულ ელექტრონიკასა და საავტომობილო სისტემებში., უსადენო მონიტორინგი ვერტყელები და დაბალფასიანი მდგომარეობის მონიტორინგის დანადგარები.
პიეზორეზისტული აქსელერომეტრები
შოკ-ტესტირებისა და დაბალი სიხშირის მოძრაობისთვის გამოყენებული ეს სენსორები რეაგირებენ 0 ჰც-მდე (მუდმივი დენის აჩქარება), რაც მათ სასარგებლოს ხდის ცენტრიფუგაში მუდმივი აჩქარების ან ავტომობილის ნელი მოძრაობის გასაზომად.
მაღალი სიხშირის აქსელერომეტრები
დაპროექტებულია მაღალი სიხშირის მოვლენების აღსაქმელად, როგორიცაა გარიგისა და საკისრის დაზიანების ადრეული ეტაპები. ეს სენსორები იყენებენ უფრო მცირე სეისმურ მასას და უფრო მაღალ რეზონანსულ სიხშირეს, რაც უზრუნველყოფს ზუსტ გაზომვას 20 კჰც-მდე ან მეტი — დიაპაზონში, სადაც ისეთი ტექნიკები, როგორიცაა კონვერტის ანალიზი და შოკური იმპულსური მეთოდი ცოცხალი.
4. ძირითადი მახასიათებლები და შერჩევა
აკსელერომეტრის შერჩევისას, ინჟინრები რამდენიმე პარამეტრს ითვალისწინებენ:
- მგრძნობელობა (მვ/გ): უფრო მაღალი მგრძნობელობა უზრუნველყოფს უფრო ძლიერ გამომავალ სიგნალს, რაც უკეთესია დაბალი დონის ვიბრაციის გამოსავლენად; 100 მვ/გ წარმოადგენს გავრცელებულ სამრეწველო სტანდარტს.
- სიხშირეული პასუხი: ზოლი, რომელზეც სენსორი ზუსტად კითხულობს. ის უნდა მოიცავდეს მოსალოდნელ ხარვეზების სიხშირეები მანქანის, სენსორის საკუთართან შედარებით კომფორტული მარჟით ბუნებრივი (რეზონანსული) სიხშირე.
- ტემპერატურის დიაპაზონი: სენსორმა უნდა გაუძლოს ზედაპირის ტემპერატურას, სადაც ის დამონტაჟებულია; ა ტემპერატურის სენსორი ხშირად ერთ ლოკაციაზეა განთავსებული კომბინირებული მონიტორინგისთვის.
- მონტაჟის მეთოდი: როგორ მაგრდება სენსორი — ღერძით, წებოვანი მასალით თუ მაგნიტით — მნიშვნელოვნად მოქმედებს მაღალი სიხშირის სიზუსტეზე. ღერძით მონტაჟი თითოეულ ISO 5348 უზრუნველყოფს საუკეთესო დაკავშირებას და ყველაზე ფართო გამოყენებად სიხშირული დიაპაზონს; მაგნიტი მოსახერხებელია მარშრუტზე მუშაობისთვის, მაგრამ ამცირებს ზედა სიხშირის ზღვარს. ცუდი მონტაჟი შეიძლება დანერგოს ცრუ მონტაჟის რეზონანსი რომელიც მანქანის ხარვეზად მოგვევლინება.
შეგიძლიათ შეაფასოთ მოცემული დანართის გამტარუნარიანობის დანაკარგი აქსელერომეტრის დამონტაჟების რეზონანსის კალკულატორი მაგრძელების სქემის არჩევამდე.
5. გამოყენება მდგომარეობის მონიტორინგში
აქსელერომეტრები საფუძვლად უდევს თითქმის ყველა ვიბრაციის ანალიზი ამოცანა, მათ შორის:
- პროგნოსტირებადი ტექნიკური მომსახურების პროგრამები: რუტინული მონაცემების შეგროვება a-ზე მარშრუტი მექანიზმის ჯანმრთელობის ტენდენციების ანალიზი და ხარვეზების პროგნოზირება.
- დეფექტის დიაგნოსტიკა: არათანაბრობის, არასწორი განლაგების დადგენა, ფხვიერება and საკისრის ცვეთა -დან ვიბრაციის სპექტრი.
- მიღების ტესტირება: ახალი ან შეკეთებული დანადგარების ვიბრაციული სპეციფიკაციების შესაბამისობის შემოწმება, როგორიცაა ISO 20816 (ISO 10816-ის თანამედროვე მემკვიდრე).
- მოდალური ანალიზი: ისწავლება ბუნებრივი სიხშირეები and რეჟიმის ფორმები ნაგებობის.
საველე დაბალანსება ამ სამუშაოებს შორის ერთ-ერთი ყველაზე რთულია, რადგან მას სჭირდება როგორც ამპლიტუდა and ის ფაზა ერთჯერ-ბრუნზე ვიბრაციის. პორტატული ორარხიანი ინსტრუმენტი, როგორიცაა ბალანსეტი-1ა იღებს თავის ორ აჩქარებადმზომს, ამაგრებს მათ ტაქომეტრი პულსი, და ზომავს 1× ამპლიტუდსა და ფაზას პირდაპირ დანადგარის საკუთარ კოჭებში საექსპლუატაციო სიჩქარით — გადააქცევს რა აჩქარების სენსორის უმი სიგნალს გავლენის კოეფიციენტებად და შესწორების წონებად, რომლებიც საჭიროა როტორის ადგილზე დასაბალანსებლად.
