Kas ir akselerometrs? Vibrāciju analīzes ceļvedis

Definīcija: vibrācijas mērīšanas pamats

An akselerometrs ir pārveidotājs (vai sensors), kas pārveido mehānisko kustību, īpaši vibrācijas vai trieciena izraisītu paātrinājumu, proporcionālā elektriskā signālā. Tas ir visplašāk izmantotais sensors paredzamās apkopes un stāvokļa uzraudzības jomā. Mērot mašīnas komponentu paātrinājumu, akselerometrs sniedz neapstrādātus datus, kas nepieciešami, lai diagnosticētu plašu mehānisko un elektrisko defektu klāstu, sākot no gultņu defektiem līdz nelīdzsvarotībai un nepareizai izlīdzināšanai.

Kā darbojas akselerometri? Pjezoelektriskais princips

Lai gan pastāv vairāki akselerometru veidi, lielākā daļa no tiem, ko izmanto rūpniecisko iekārtu uzraudzībai, ir balstīti uz pjezoelektriskais efektsŠeit ir vienkāršots to darbības apraksts:

1. Pjezoelektriskais kristāls: Akselerometra iekšpusē ir neliela masa, kas piestiprināta pie pjezoelektriskā kristāla (bieži vien tāda veida keramikas kā PZT).
2. Spēka pielietošana: Kad mašīna vibrē, sensora korpuss pārvietojas līdzi tai. Inerces dēļ iekšējā masa pretojas šai kustībai un iedarbojas uz kristālu ar spēku.
3. Signāla ģenerēšana: Pjezoelektriskajam kristālam ir unikāla īpašība: saspiežot vai iedarbinot spriegumu, tas rada nelielu elektrisko lādiņu (spriegumu), kas ir tieši proporcionāls pielietotajam spēkam.
4. Izvades rezultāts: Šo sprieguma signālu pēc tam apstrādā iekšējā elektronika un pa kabeli pārraida uz datu savācēju vai uzraudzības sistēmu. Izejas signāls ir analogs mašīnas paātrinājuma attēlojums šajā punktā.

Akselerometru veidi

Dažādiem lietojumiem ir nepieciešami dažādi akselerometru veidi, katram no tiem ir savas stiprās puses.

Vispārējas nozīmes akselerometri

Tie ir rūpnieciskās uzraudzības darba zirgi. To jutība parasti ir 100 mV/g, un frekvenču diapazons ir piemērots lielākajai daļai izplatītāko iekārtu, piemēram, sūkņiem, motoriem un ventilatoriem (piemēram, no 2 Hz līdz 10 kHz).

MEMS akselerometri

Mikroelektromehānisko sistēmu (MEMS) akselerometri ir uz silīcija bāzes veidoti sensori. Tie ir ļoti mazi, mazas jaudas un rentabli. Lai gan tradicionāli tie ir mazāk jutīgi nekā pjezoelektriskie sensori, mūsdienu MEMS sensori strauji uzlabojas un ir izplatīti portatīvajā elektronikā, automobiļu lietojumprogrammās un dažās lētākās stāvokļa uzraudzības sistēmās.

Pjezoresistīvie akselerometri

Šie sensori tiek izmantoti triecienu testēšanai un zemas frekvences kustības mērīšanai. Tie var mērīt līdz 0 Hz (līdzstrāvas paātrinājums), kas ir noderīgi tādās lietojumprogrammās kā nemainīga paātrinājuma mērīšana centrifūgā.

Augstas frekvences akselerometri

Īpaši izstrādāti augstfrekvences notikumu, piemēram, agrīnas stadijas zobratu un gultņu defektu, noteikšanai. Tiem ir mazāka masa un augstāka rezonanses frekvence, kas ļauj precīzi izmērīt vibrācijas līdz 20 kHz vai vairāk.

Galvenās specifikācijas un izvēle

Izvēloties akselerometru, inženieri ņem vērā vairākus galvenos parametrus:

• Jutība (mV/g): Augstāka jutība rada spēcīgāku signālu, kas ir labāk piemērots zema līmeņa vibrāciju mērīšanai. Izplatīts standarts ir 100 mV/g.
• Frekvences reakcija: Frekvenču diapazons, ko sensors var precīzi izmērīt. Tam jāatbilst paredzamajām mašīnas kļūmju frekvencēm.
• Temperatūras diapazons: Sensoram jāspēj izturēt mašīnas virsmas, uz kuras tas ir uzstādīts, darba temperatūru.
• Montāžas metode: Sensora piestiprināšanas veids pie iekārtas (stiprinājums ar tapām, līmviela, magnēts) būtiski ietekmē augstfrekvences mērījumu precizitāti. Stiprinājums ar tapām nodrošina vislabāko savienojumu un frekvences reakciju.

Lietojumi stāvokļa uzraudzībā

Akselerometri ir gandrīz visu vibrācijas analīzes uzdevumu pamatā, tostarp:

• Prognozējošās apkopes programmas: Regulāru vibrācijas datu vākšana, lai noteiktu mašīnu stāvokļa tendences un prognozētu kļūmes.
• Kļūmes diagnostika: Konkrētu problēmu, piemēram, nelīdzsvarotības, nepareizas izlīdzināšanas, vaļīguma un gultņu nodiluma, identificēšana.
• Pieņemšanas pārbaude: Pārbaude, vai jaunas vai remontētas iekārtas atbilst vibrācijas specifikācijām.
• Modālā analīze: Struktūras dabisko frekvenču un režīmu formu izpēte.

← Atpakaļ uz galveno indeksu