Įkrovimo stiprintuvų supratimas
Apibrėžimas: Kas yra įkrovimo stiprintuvas?
Įkrovimo stiprintuvas yra elektroninis signalo apdorojimo įrenginys, kuris konvertuoja didelės varžos krūvio išvestį (matuojamą pikokulonais, pC) iš krūvio režimo pjezoelektriniai akselerometrai į mažos varžos įtampos išvestį, tinkamą perduoti kabeliais ir apdoroti matavimo prietaisais. Įkrovimo stiprintuvas veikia kaip varžos keitiklis ir stiprintuvas, leidžiantis naudoti įkrovimo režimo jutiklius, kurie gali veikti esant ekstremalioms temperatūroms ir atšiaurioms sąlygoms, kai IEPE akselerometrai žlugtų.
Nors įprastinėje pramoninėje stebėsenoje jie retesni (pakeisti paprastesniais IEPE jutikliais), krūvio stiprintuvai išlieka būtini specializuotose srityse, kurioms reikalinga ekstremali temperatūra (virš 175 °C), branduolinėje aplinkoje arba situacijose, kai jutiklių elektronika negali būti toleruojama. Svarbu suprasti krūvio stiprintuvo veikimą, kad būtų galima stebėti aukštą temperatūrą. vibracija stebėsenos ir istorinių matavimų sistemos.
Veikimo principas
Įkrovos ir įtampos konvertavimas
- Pjezoelektrinis jutiklis generuoja krūvį (Q), proporcingą pagreičiui
- Krūvis surenkamas specialiu mažo triukšmo kabelio talpos indikatoriumi
- Įkrovimo stiprintuvas integruoja įkrovą naudodamas grįžtamojo ryšio kondensatorių
- Išėjimo įtampa V = Q / C grįžtamasis ryšys
- Rezultatas: mažos varžos įtampos išėjimas (paprastai ±10 V nuo visos skalės)
Pagrindinės grandinės savybės
- Labai didelė įėjimo varža (> 10^12 omų), kad būtų išvengta krūvio nuotėkio
- Grįžtamojo ryšio kondensatorius apibrėžia stiprinimą / jautrumą
- Grįžtamojo ryšio rezistorius nustato žemo dažnio atsaką
- Mažo triukšmo konstrukcija, itin svarbi silpniems signalams
- Keli stiprinimo nustatymai skirtingam jutiklio jautrumui
Įkrovimo režimo sistemų privalumai
Ekstremalios temperatūros atsparumas
- Įkrovimo režimo jutikliai veikia iki 650 °C (kai kurie iki 1000 °C)
- Jutiklyje nėra elektronikos, kuri galėtų sugesti dėl karščio
- Būtinas išmetimo sistemoms, krosnims, varikliams
- IEPE apribota iki ~175°C maksimumo
Atsparumas spinduliuotei
- Jutiklyje nėra aktyvios elektronikos
- Tinka branduolinei aplinkai
- Radiacijos pažeista IEPE elektronika
Kabelių keičiamumas
- Galima keisti laido ilgį be pakartotinio kalibravimo
- Krūvis nejautrus kabelio talpai (ribose)
- Lankstumas diegiant
Trūkumai ir iššūkiai
Sistemos sudėtingumas
- Reikalingas atskiras išorinis įkrovimo stiprintuvas (kaina, dydis)
- Daugiau komponentų = daugiau galimų gedimo taškų
- Sąranka ir konfigūracija sudėtingesnė nei IEPE
Kabelių reikalavimai
- Būtina naudoti specialų mažo triukšmo kabelį
- Kabelio judėjimas gali sukelti triukšmą (triboelektrinis efektas)
- Kabelis turi būti pritvirtintas, kad būtų išvengta vibracijos
- Brangesnis nei standartinis koaksialinis
- Praktinis ilgio apribojimas ~100 m paprastai
Jautrumas drėgmei
- Didelė varža, jautri izoliacijos varžai
- Drėgmė gali sukelti signalo dreifą arba triukšmą
- Reikalingas geras sandarinimas ir kabelio būklė
Kada naudoti įkrovimo režimą
Reikalingos paraiškos
- Aukšta temperatūra: >175 °C (išmetimo sistemos, krosnys, degimo krosnys, variklių bandymai)
- Branduolinė aplinka: Spinduliuotė viršija elektronikos toleranciją
- Sprogiosios atmosferos: Iš esmės saugūs jutikliai be aktyvios elektronikos
- Tyrimai: Specializuoti bandymai, kuriems reikalingos įkrovimo režimo charakteristikos
Nerekomenduojama, kai
- Standartinis pramoninis stebėjimas (vietoj jo naudokite IEPE)
- Ilgi kabeliai tiesiami elektriškai triukšmingoje aplinkoje
- Biudžeto apribojimai (brangūs įkrovos stiprintuvai)
- Įprastas būklės stebėjimas (sudėtingumas nepagrįstas)
Įkrovimo stiprintuvo savybės
Stiprinimo / jautrumo nustatymai
- Reguliuojamas pagal jutiklio jautrumą
- Tipiniai diapazonai: 0,1–1000 mV/pC
- Leidžia naudoti skirtingus jutiklius su tuo pačiu stiprintuvu
- Norint naudoti jutiklį, jį reikia sukalibruoti
Dažnio atsako valdymas
- Reguliuojamas aukšto dažnio filtro ribinis lygis (tipiškai 0,1–10 Hz)
- Žemųjų dažnių filtras antialiasing'ui
- Integravimo / diferenciacijos funkcijos
- Optimizuotas pagal programos reikalavimus
Kabelio pavaros galimybė
- Mažos varžos išvestis veda ilgus laidus prie instrumentų
- Paprastai ±10 V išėjimas
- Prireikus galima valdyti kelis instrumentus
Sąranka ir kalibravimas
Konfigūracija
- Prijunkite jutiklį prie įkrovimo stiprintuvo mažo triukšmo kabeliu
- Nustatykite stiprintuvo stiprinimą, kad jis atitiktų jutiklio jautrumą
- Dažnių diapazono nustatymas (aukšto ir žemo dažnio filtrai)
- Prijunkite stiprintuvo išvestį prie matavimo prietaiso
- Patikrinkite kalibravimą nuo galo iki galo su žinomu sužadinimu
Kalibravimo patikrinimas
- Kratytuvo stalo kalibravimas
- Nešiojamasis kalibratorius (rankinis žadintuvas)
- Palyginimas su etaloniniu jutikliu
- Patikrinkite jautrumą ir dažnio atsaką
Šiuolaikinės tendencijos
Mažėjantis vartojimas
- IEPE pakeitė įkrovimo režimą daugumoje programų
- Paprastesnis, pigesnis, lengviau naudojamas
- Įkrovimo režimas, skirtas specializuotoms reikmėms
- Kai kurie objektai palaipsniui atsisako įkrovimo režimo sistemų
Likusios paraiškos
- Aukštos temperatūros stebėjimas (dujų turbinos, varikliai)
- Atominės elektrinės
- Tyrimų laboratorijos
- Tikslūs matavimai, kuriems reikalingi įkrovimo režimo pranašumai
- Senųjų sistemų priežiūra
Įkrovos stiprintuvai yra specializuoti signalo apdorojimo įrenginiai, leidžiantys naudoti įkrovos režimo pjezoelektrinius akselerometrus ekstremaliomis sąlygomis, kai negali veikti IEPE jutikliai. Nors jų sudėtingumas ir kaina apribojo jų pritaikymą specializuotose srityse, įkrovos stiprintuvo veikimo supratimas išlieka svarbus stebint aukštos temperatūros vibracijas ir prižiūrint senąsias matavimo sistemas pramonės objektuose.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 