Izpratne par lādiņa pastiprinātājiem
Definīcija: Kas ir lādiņa pastiprinātājs?
Uzlādes pastiprinātājs ir elektroniska signāla kondicionēšanas ierīce, kas pārveido augstas pretestības lādiņa izeju (mērot pikokulombos, pC) no lādiņa režīma pjezoelektriskie akselerometri zemas pretestības sprieguma izejā, kas piemērota pārraidei pa kabeļiem un apstrādei ar mērinstrumentiem. Uzlādes pastiprinātājs darbojas kā pretestības pārveidotājs un pastiprinātājs, ļaujot izmantot uzlādes režīma sensorus, kas var darboties ekstremālās temperatūrās un skarbos apstākļos, kur IEPE akselerometri neizdotos.
Lai gan ikdienas rūpnieciskajā uzraudzībā tie ir retāk sastopami (aizstāti ar vienkāršākiem IEPE sensoriem), lādiņa pastiprinātāji joprojām ir nepieciešami specializētām lietojumprogrammām, kurām nepieciešama ekstremāla temperatūras spēja (virs 175 °C), kodolvidē vai situācijās, kad sensoru elektronika nav pieļaujama. Izpratne par lādiņa pastiprinātāja darbību ir svarīga augstas temperatūras uzraudzībā. vibrācija uzraudzības un vēsturisko mērījumu sistēmas.
Darbības princips
Lādiņa un sprieguma konvertēšana
- Pjezoelektriskais sensors ģenerē lādiņu (Q) proporcionāli paātrinājumam
- Lādiņa savākšana uz īpaša zema trokšņa kabeļa kapacitātes
- Uzlādes pastiprinātājs integrē lādiņu, izmantojot atgriezeniskās saites kondensatoru
- Izejas spriegums V = Q / Catgriezeniskā saite
- Rezultāts: Zemas pretestības sprieguma izeja (parasti ±10 V pilnas skalas)
Galvenās shēmas funkcijas
- Ļoti augsta ieejas pretestība (>10^12 omi), lai izvairītos no lādiņa noplūdes
- Atgriezeniskās saites kondensators nosaka pastiprinājumu/jutību
- Atgriezeniskās saites rezistors nosaka zemfrekvences reakciju
- Zema trokšņa konstrukcija ir kritiski svarīga vāju signālu gadījumā
- Vairāki pastiprinājuma iestatījumi dažādām sensoru jutībām
Uzlādes režīma sistēmu priekšrocības
Ekstrēmas temperatūras spēja
- Uzlādes režīma sensori darbojas līdz 650°C (daži līdz 1000°C)
- Sensorā nav elektronikas, kas varētu sabojāties karstuma dēļ
- Būtiski piemērots izplūdes sistēmām, krāsnīm, dzinējiem
- IEPE ierobežots līdz ~175°C maksimums
Radiācijas izturība
- Sensorā nav aktīvas elektronikas
- Piemērots kodolvides vajadzībām
- IEPE elektronika, ko bojā radiācija
Kabeļu savstarpēja aizvietojamība
- Var mainīt kabeļa garumu bez atkārtotas kalibrēšanas
- Uzlāde nav jutīga pret kabeļa kapacitāti (robežās)
- Uzstādīšanas elastība
Trūkumi un izaicinājumi
Sistēmas sarežģītība
- Nepieciešams atsevišķs ārējais uzlādes pastiprinātājs (cena, izmērs)
- Vairāk komponentu = vairāk potenciālu bojājumu punktu
- Iestatīšana un konfigurēšana ir sarežģītāka nekā IEPE
Kabeļu prasības
- Jāizmanto īpašs zema trokšņa kabelis
- Kabeļa kustība var radīt troksni (triboelektriskais efekts)
- Lai novērstu vibrāciju, kabelis ir jānostiprina.
- Dārgāks nekā standarta koaksiālais kabelis
- Praktiskais garuma ierobežojums ~100 m parasti
Jutība pret mitrumu
- Augsta pretestība, kas ir jutīga pret izolācijas pretestību
- Mitrums var izraisīt signāla nobīdi vai troksni
- Nepieciešams labs blīvējums un kabeļa stāvoklis
Kad lietot uzlādes režīmu
Nepieciešamās lietojumprogrammas
- Augsta temperatūra: >175°C (izplūdes sistēmas, krāsnis, cepļi, dzinēju testēšana)
- Kodolvides: Radiācija, kas pārsniedz elektronikas toleranci
- Sprādzienbīstamas atmosfēras: Pašdroši sensori bez aktīvas elektronikas
- Pētījums: Specializēta testēšana, kurai nepieciešamas uzlādes režīma īpašības
Nav ieteicams, kad
- Standarta rūpnieciskā uzraudzība (izmantojiet IEPE)
- Gari kabeļi atrodas elektriski trokšņainā vidē
- Budžeta ierobežojumi (dārgi lādiņu pastiprinātāji)
- Regulāra stāvokļa uzraudzība (sarežģītība nav pamatota)
Uzlādes pastiprinātāja funkcijas
Pastiprinājuma/jutības iestatījumi
- Pielāgojams sensora jutībai
- Tipiski diapazoni: 0,1–1000 mV/pC
- Ļauj izmantot dažādus sensorus ar vienu un to pašu pastiprinātāju
- Sensors ir jākalibrē, lai to varētu izmantot
Frekvences reakcijas kontrole
- Augstas caurlaidības filtra robežvērtība regulējama (tipiski 0,1–10 Hz)
- Zemfrekvences filtrs pretaliasingam
- Integrācijas/diferenciācijas funkcijas
- Optimizēts lietojumprogrammu prasībām
Troses piedziņas iespējas
- Zemas pretestības izeja pievada garus kabeļus instrumentiem
- Parasti ±10 V izeja
- Var vadīt vairākus instrumentus, ja nepieciešams
Iestatīšana un kalibrēšana
Konfigurācija
- Pievienojiet sensoru uzlādes pastiprinātājam, izmantojot zema trokšņa kabeli
- Iestatiet pastiprinātāja pastiprinājumu atbilstoši sensora jutībai
- Iestatiet frekvenču diapazonu (augstas caurlaidības un zemas caurlaidības filtri)
- Pievienojiet pastiprinātāja izeju mērinstrumentam
- Pārbaudiet kalibrēšanu no viena gala līdz otram ar zināmu ierosmi
Kalibrēšanas pārbaude
- Kratītāja galda kalibrēšana
- Pārnēsājams kalibrators (rokas ierosinātājs)
- Salīdzinājums ar atsauces sensoru
- Pārbaudiet jutību un frekvences reakciju
Mūsdienu tendences
Samazinoša lietošana
- IEPE ir aizstājis uzlādes režīmu lielākajā daļā lietojumprogrammu.
- Vienkāršāk, lētāk, vieglāk lietojams
- Uzlādes režīms paredzēts specializētām lietojumprogrammām
- Dažas iestādes pakāpeniski atsakās no uzlādes režīma sistēmām
Atlikušās lietojumprogrammas
- Augstas temperatūras monitorings (gāzes turbīnas, dzinēji)
- Atomelektrostacijas
- Pētniecības laboratorijas
- Precīzi mērījumi, kam nepieciešamas uzlādes režīma priekšrocības
- Mantoto sistēmu uzturēšana
Uzlādes pastiprinātāji ir specializētas signālu kondicionēšanas ierīces, kas ļauj izmantot uzlādes režīma pjezoelektriskos akselerometrus ekstremālos apstākļos, kad IEPE sensori nevar darboties. Lai gan to sarežģītība un izmaksas ir ierobežojušas to pielietojumu specializētās jomās, lādiņa pastiprinātāja darbības izpratne joprojām ir svarīga augstas temperatūras vibrāciju uzraudzībai un mantotu mērīšanas sistēmu uzturēšanai rūpnieciskās iekārtās.
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 