IEPE akselerometrų supratimas
Apibrėžimas: Kas yra IEPE akselerometras?
IEPE akselerometras (Integruotas elektroninis pjezoelektrinis, dar vadinamas ICP®, įtampos režimu arba nuolatinės srovės akselerometru) yra pjezoelektrinis akselerometras su įmontuota signalo apdorojimo elektronika, maitinama nuolatine srove (paprastai 2–20 mA), tiekiama per tą patį dviejų laidų kabelį, kuriuo perduodamas išėjimo signalas. Vidinė elektronika konvertuoja didelės varžos krūvį iš pjezoelektrinio kristalo į mažos varžos išėjimo įtampą, todėl nereikia išorinio maitinimo šaltinio. įkrovos stiprintuvai ir leidžia naudoti paprastus, nebrangius bendraašius kabelius dideliais atstumais.
IEPE akselerometrai tapo pramonės standartu pramonėje vibracija stebėjimas, naudojamas daugiau nei 90% taikymuose dėl savo paprastumo, patikimumo ir ekonomiškumo. Tai yra jutiklių pasirinkimas būklės stebėjimui, balansavimas, ir trikčių šalinimą daugumoje pramoninių aplinkų.
Veikimo principas
Vidinė konstrukcija
- Pjezoelektrinis elementas: Generuoja krūvį, proporcingą pagreitis
- Įmontuotas stiprintuvas: FET arba IC stiprintuvas jutiklio korpuse
- Impedanso konvertavimas: Konvertuoja didelės varžos įtampą (pC) į mažos varžos įtampą (mV)
- Vienas kabelis: Dviejų laidų kabelis tiek maitinimui, tiek signalui
Maitinimo ir signalo kelias
- Prietaisas tiekia nuolatinę srovę (paprastai 4 mA)
- Srovė maitina vidinę elektroniką
- Vibracija moduliuoja įtampą tame pačiame kabelyje
- Kintamosios srovės išvestis (vibracijos signalas) veikia nuolatinės įtampos poslinkio režimu
- Prietaisas atskiria nuolatinę srovę nuo kintamosios srovės signalo
Pagrindiniai privalumai
Paprastumas
- Nereikia išorinio stiprintuvo
- Paprastas dviejų laidų prijungimas
- Standartinis koaksialinis kabelis (nebrangus)
- Lengvas montavimas ir sąranka
Ilgo kabelio galimybė
- Mažos varžos išvestis varžo ilgus kabelius
- Praktiškas kabelio ilgis iki 300 m (1000 pėdų)
- Minimalus signalo pablogėjimas
- Jokių specialių kabelių reikalavimų
Triukšmo atsparumas
- Maža varža, mažiau jautri elektros trukdžiams
- Geresnis EMI/RFI slopinimas nei įkrovimo režimu
- Tinka elektrai triukšmingoms aplinkoms
Ekonominis efektyvumas
- Pašalina brangius įkrovimo stiprintuvus
- Sumažina sistemos sąnaudas
- Mažesnės įrengimo išlaidos
- Plačiai prieinami pramonės standartų jutikliai
Specifikacijos ir našumas
Tipinės specifikacijos
- Jautrumas: 10–100 mV/g įprastas (100 mV/g standartas)
- Dažnių diapazonas: 0,5 Hz–10 kHz (žemo dažnio ribinis signalas nuo kintamosios srovės jungties)
- Matavimo diapazonas: ±50 g iki ±500 g tipiškas
- Temperatūros diapazonas: Standartinė temperatūra nuo -50 °C iki +120 °C; aukštos temperatūros versijos iki +175 °C
- Reikalinga galia: 18–30 V nuolatinė srovė, 2–20 mA nuolatinė srovė
Veikimo charakteristikos
- Puikus tiesiškumas (paprastai < 1% klaida)
- Žemo triukšmo lygio grindys
- Geras dažnio atsako lygumas
- Stabilus kalibravimas laikui bėgant
Apribojimai
Žemo dažnio atsakas
- Kintamosios srovės išvestis (kondensatorių blokai nuolatinės srovės)
- Žemo dažnio ribinis lygis paprastai yra 0,5–2 Hz (-3 dB taškas)
- Negalima išmatuoti tikrosios nuolatinės srovės arba labai lėtų pokyčių
- Tinka daugumai mašinų (>300 aps./min.), tačiau apribojimai taikomi labai mažiems greičiams
Temperatūros apribojimai
- Standartinis IEPE apribotas iki ~120°C
- Aukštos temperatūros versijos iki 175 °C, bet brangesnės
- Viršijus ribas, elektronika sugenda
- Alternatyva: įkrovimo režimo akselerometrai labai aukštai temperatūrai (> 200 °C)
Įžeminimo kilpos jautrumas
- Bendrojo režimo atmetimas vidutinis
- Gali turėti įtakos žemės potencialų skirtumai
- Svarbus tinkamas įžeminimas ir izoliacija
- Paprastai tinkamai įdiegus problemų nėra
Paraiškos
Būklės stebėjimas
- Maršrutais pagrįstas duomenų rinkimas naudojant duomenų rinkimo priemones
- Nuolatinės internetinės stebėjimo sistemos
- Laikinas stebėjimas trikčių šalinimui
- Dažniausiai naudojamas pramoninis vibracijos jutiklis
Balansavimas
- Lauko balansavimo matavimai
- Dirbtuvių balansavimo staklės
- Amplitudės ir fazės matavimas
Priėmimo testavimas
- Naujos įrangos paleidimas
- Patikrinimas po remonto
- Sutartinis vibracijos patikrinimas
IEPE ir kiti akselerometrų tipai
IEPE ir įkrovimo režimas
- IEPE: Integruota elektronika, paprastas laidas, mažesnė kaina, ribota temperatūra
- Įkrovimo režimas: Be elektronikos, reikalingas įkrovimo stiprintuvas, galimos ekstremalios temperatūros
- Naudokite IEPE: 95% pramoniniam pritaikymui
- Naudojimo mokestis: Ekstremalios temperatūros (>175 °C), branduolinė aplinka, specialūs pritaikymai
IEPE ir MEMS skirtumai
- IEPE: Pjezoelektrinis kristalas, didesnis našumas, pramonės standartas
- MEMS: Mikroapdirbtas silicis, mažesnė kaina, integruotos sistemos
- IEPE privalumai: Geresnis jautrumas, platesnis pralaidumas, patikrintas patikimumas
- MEMS privalumai: Mažesnė kaina, mažesnis dydis, nuolatinės srovės atsakas
Geriausios diegimo praktikos
Montavimo metodai
- Smeigės tvirtinimas: Geriausias našumas, aukščiausias dažnis (iki 10+ kHz)
- Klijai: Geras veikimas, pusiau nuolatinis (iki 7–8 kHz)
- Magnetinis: Patogu, tinkama įprastiniam stebėjimui (iki 2–3 kHz)
- Nešiojamasis: Tik greitas patikrinimas, ribotas tikslumas ir dažnių diapazonas
Kabelių aspektai
- Naudokite kokybišką koaksialinį kabelį
- Venkite kabelio pažeidimų (sutraiškymo, staigių lenkimų)
- Pritvirtinkite laidą, kad išvengtumėte vibracijos
- Laikykite laidus atokiau nuo aukštos įtampos šaltinių
- Patikrinkite tęstinumą ir izoliaciją
Maitinimo šaltinio patikra
- Patikrinkite, ar prietaisas tiekia tinkamą pastovią srovę (įprastai 2–20 mA)
- Patikrinkite poslinkio įtampą (paprastai 8–12 VDC)
- Užtikrinkite tinkamą maitinimo įtampą (18–30 V nuolatinė srovė)
- Patikrinkite prietaisą su žinomu geru jutikliu
IEPE akselerometrai yra optimalus našumo, paprastumo ir kainos balansas pramoniniam vibracijos stebėjimui. Dėl integruotos elektronikos, paprasto prijungimo ir patikimo veikimo jie tapo puikiu pasirinkimu būklės stebėjimo, balansavimo ir trikčių šalinimo taikymams visose pramonės šakose, pakeičiant senesnes įkrovimo režimo ir įtampos išvesties technologijas daugumoje standartinių taikymų.