Акселерометр гэж юу вэ? Чичиргээний шинжилгээний гарын авлага
Нэг акселерометр нь хувиргагч (эсвэл мэдрэгч) нь механик хөдөлгөөнийг — ялангуяа хурдатгал чичиргээ эсвэл цохилтоос үүсэх — пропорциональ цахилгаан дохио болгон хувиргадаг. Энэ нь урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ ба байдал хяналт хамгийн өргөн хэрэглэгддэг мэдрэгч юм. Машин дээрх цэгийн хурд хэр хурдан өөрчлөгдөж байгааг хэмжих замаар акселерометр нь аналитикчид механик болон цахилгаан гэмтлийн өргөн хүрээг — холхивчийн гэмтэл руу тэнцвэргүйдэл ба голуудын тэнхлэгийн зөрүү.
Талбайн тэнцвэржүүлэх багцад акселерометр нь гол ажлын мэдрэгч юм: Vibromera чичиргээ мэдрэгч нь Balanset төхөөрөмжүүдтэй хамт нийлүүлэгддэг үйлдвэрлэлийн акселерометр юм.
1. Тодорхойлолт: Чичиргээ хэмжилтийн гол
Хурдатгал нь эргэлдэх тоног төхөөрөмж дээр хэмжих байгалийн хэмжигдэхүүн юм. Учир нь машинд гэмтэл учруулдаг динамик хүчнүүд — хүнд цэгээс үүсэх төвөөс зайлуулах хүч, гэмтсэн өнхрөх холхивчийн өнхрөх замаас үүсэх цохилт — хурдатгалтай пропорциональ байна. Акселерометр нь эдгээр хүчнүүдэд шууд хариу үйлдэл үзүүлдэг тул бараг бүх орчин үеийн чичиргээний анализатор ба мэдээлэл цуглуулагч.
Акселерометрийн практик давуу талуудын нэг бол түүний хурдатгалын дохиог цахилгаанаар интегралчлагдсан нэг удаа интегралчлахад хурд (мм/с), хоёр удаа интегралчлахад шилжилт (мкм) гарна. Иймд нэг зөв суурилуулсан мэдрэгч нь бүх гурван классик чичиргээний нэгжийг хамарч, аналитикчид тодорхой гэмтлийг хамгийн сайн илрүүлэх нэгжийг сонгох боломжийг олгодог.
2. Акселерометрүүд хэрхэн ажилладаг вэ? Пьезоэлектрик зарчим
Хэд хэдэн физик зарчим байдаг ч, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид ашигладаг акселерометрүүдийн ихэнх нь пьезоэлектрик эффект дээр суурилдаг. Ажиллах дараалал нь энгийн:
- Пьезоэлектрик кристалл: Мэдрэгчийн дотор жижиг сейсмийн масс нь пьезоэлектрик элементэд бэхлэгдсэн байдаг — ихэвчлэн PZT зэрэг керамик, эсвэл өндөр чанартай мэдрэгчид нарийн зүссэн кварцын кристалл байдаг.
- Хүч үйлчлүүлэх: Машин чичирхэд их бие нь түүнтэй хамт хөдөлдөг. Инерцийн улмаас дотоод масс нь тэр хөдөлгөөнийг эсэргүүцэж, кристалл дээр хүч үйлчилнэ — Ньютоны хоёрдугаар хуулиар масс ба хурдатгалын үржвэртэй тэнцүү.
- Дохио үүсгэх: Стрессэд өртсөн пьезоэлектрик кристалл нь үйлчлэсэн хүчтэй, улмаар хурдатгалтай шууд пропорциональ жижиг цахилгаан цэнэг үүсгэдэг.
- Гаралт: Дотоод электроникийн хэсэг нь энэ цэнэгийг боловсруулж, тухайн цэг дээрх хурдатгалын аналог илэрхийлэл болгон кабель дамжуулан өгөгдөл цуглуулагч эсвэл хяналтын системд дамжуулдаг.
Энэ цэнэгийг хэрхэн боловсруулснаас хамааран хоёр түгээмэл бүлэг тодорхойлогддог. Цэнэгийн гаралттай мэдрэгч нь жиг цэнэгийг гадаад цэнэгийн өсгөгч руу дамжуулж, маш өндөр температурт тэсвэртэй байдаг. Үйлдвэрлэлд илүү түгээмэл нь IEPE (эсвэл спэнсерт) төрөл бөгөөд энэ нь өсгөгчийг мэдрэгчийн дотор байрлуулж, энгийн хоёр утасны кабельгээр сайн дамждаг бага импеданстай хүчдэлийг гаргадаг. Хамгийн найдвартай загварууд нь зүсэлт барилгыг ашигладаг бөгөөд энэ нь кристаллыг суурийн муруйлт болон дулааны шилжилтээс тусгаарладаг.
3. Акселерометрийн төрлүүд
Өөр өөр хэрэглээнд өөр өөр мэдрэгч шаардагддаг бөгөөд тус бүр өөрийн давуу талтай.
Ерөнхий зориулалтын акселерометрүүд
Эдгээр нь үйлдвэрлэлийн хяналтын гол хүч юм. Тэд ихэвчлэн мэдрэмж 100 мВ/г мэдрэмж болон насос, хөдөлгүүр, сэнс зэрэг ихэнх түгээмэл тоног төхөөрөмжид тохиромжтой давтамжийн муж — ойролцоогоор 2 Гц-ээс 10 кГц хүртэл — санал болгодог.
MEMS акселерометрүүд
Микро-электрон-механик систем (MEMS) акселерометрүүд нь кремнийн суурьтай, маш жижиг, бага хүчтэй, зардал багатай. Түүхэн хувьд пьезоэлектрик төрлүүдээс бага мэдрэмтгий байсан ч, орчин үеийн MEMS төхөөрөмжүүд хурдан сайжирч, зөөврийн электроник, автомашин системд, угтгүй хяналт түгээрүүд болон бага зардлын төлөвийн хяналтын суурилуулалтуудад түгээмэл хэрэглэгддэг.
Пьезорезистив акселерометрүүд
Цохилтын туршилт болон бага давтамжийн хөдөлгөөнд ашиглагддаг бөгөөд эдгээр мэдрэгчид 0 Гц (DC хурдатгал) хүртэл хариу үйлдэл үзүүлдэг тул центрифуг дахь тогтвортой хурдатгал эсвэл тээврийн хэрэгслийн удаан явдалтыг хэмжихэд тохиромжтой.
Өндөр давтамжийн акселерометрүүд
Хүрд болон холхивчийн эхний шатны гэмтэл зэрэг өндөр давтамжийн үзэгдлүүдийг илрүүлэхэд зориулагдсан бөгөөд эдгээр мэдрэгчид жижиг сейсмийн масс болон өндөр резонансын давтамж ашигладаг тул 20 кГц-ээс дээш нарийвчлалтай хэмжилт хийх боломжийг олгодог — энэ нь envelope analysis болон shock pulse method шууд.
4. Гол шинж чанарууд болон сонголт
Акселерометр сонгохдоо инженерүүд хэд хэдэн параметрийг харгалздаг:
- Мэдрэмж (mV/g): Өндөр мэдрэмж нь илүү хүчтэй гаралтыг өгч, бага түвшний чичиргээг ялгахад тохиромжтой; 100 мВ/г нь түгээмэл үйлдвэрлэлийн стандарт юм.
- Давтамжийн хариу үйлдэл: Мэдрэгч нарийвчлалтай унших муж. Энэ нь машин дээрх хүлээгдэж буй гэмтлийн давтамжууд ыг хамарч, мэдрэгчийн өөрийн байгалийн (резонансын) давтамжаас арай доогуур тохиромжтой зай байх ёстой бөгөөд энэ нь хувийн (резонансын) давтамж.
- Температурын муж: Мэдрэгч нь суурилуулсан гадаргуугийн температурт тэсвэртэй байх ёстой; температурын мэдрэгч ийг ихэвчлэн хамтарсан хяналтын зорилгоор хамт байрлуулдаг.
- Суулгах арга: Мэдрэгчийг хэрхэн бэхлэх — цавуу, наалдамхай бодис эсвэл соронз — өндөр давтамжийн нарийвчлалд хүчтэй нөлөөлдөг. ISO 5348-д заасан ISO 5348 хүрээлэн буй орчны хамгийн сайн холболт болон хамгийн өргөн ашиглах боломжтой давтамжийн мужийг өгдөг; соронз нь маршрут ажилд хялбар боловч дээд давтамжийн хязгаарыг бууруулдаг. Муу суурилуулалт хуурамч суурилуулалтын резонанс гэмтлийг машин гэмтэл мэт хуурамч болгож болно.
Та өгөгдсөн бэхлэлтийн давтамжийн мужийн хохирлыг Акселерометрийн бэхэлгээний резонансын тооцоолуур суулгах аргыг баталгаажуулахын өмнө тооцоолж болно.
5. Нөхцөл байдлын хяналтад хэрэглэх
Акселерометр нь бараг бүх чичиргээний шинжилгээ үүргийг дэмждэг, үүнд:
- Урьдчилан таамаглах засварын хөтөлбөрүүд: машинд үйл ажиллагааны өгөгдөл цуглуулах маршрут машинд эрүүл мэндийн чиг хандлагыг тодорхойлж, гэмтлийг урьдчилан таамаглах.
- Гэмтлийн оношлогоо: тэнцвэргүйдэл, голуудын тэнхлэгийн зөрүүг сулралт ба холхивчийн элэгдэл давтамжийн спектриас чичиргээний спектр.
- Ажлын туршилт: шинэ эсвэл засварласан машин нь ISO 10816 зэрэг чичиргээний тодорхойлолтыг хангаж байгаа эсэхийг шалгах ISO 20816 (ISO 10816-ийн орчин үеийн удамшсан стандарт).
- Горимын шинжилгээ: барилгын хувийн давтамжууд ба хэлбэрийн горим хувийн давтамжийг судлах.
Ажлын байран дээр тэнцвэржүүлэх нь эдгээр ажлуудын хамгийн хүнд хэцүү нь бөгөөд энэ нь нэг эргэлтийн чичиргээний далайц ба фаз болон фазыг шаарддаг. Хөнгөн хоёр сувгийн багаж хэрэгсэл болох Balanset-1A хоёр акселерометрийг авч, тэдгээрийг тахометр импульст бэхлэж, ажиллах хурданд машинд өөрийн холхивчид 1× далайц болон фазыг шууд хэмжиж, акселерометрийн анхдагч дохиог роторыг ажлын байран дээр тэнцвэржүүлэхэд шаардлагатай нөлөөллийн коэффициент болон засварын жин болгон хувиргадаг.
