Шилжилтийн акселерометрийг ойлгох
A шүргэлцэлтийн акселерометр (мөн шер горимын акселерометр гэж нэрлэгддэг) нь пьезоэлектрик акселерометр доторх сеизмийн масс зүсэлт стресс — шахалтын стресс биш — пьезоэлектрик кристалл элементүүдэд үйлчилдэг хурдатгал болно. Кристаллыг ачаалах энэ ганц өөрчлөлт нь суурь деформацийн тусгаарлалтыг илүү сайн, дулааны шилжилтийн хариу үйлдлийг илүү сайн, суурилуулах моментийн хэлбэлзэлд бага мэдрэмтгий байдалтай болгодог тул шер бүтэц нь чухал чичиргээ хэмжилтүүдэд нарийвчлал ба урт хугацааны тогтвортой байдал хамгийн чухал байдаг. Тэдгээр нь шахалтын горимын мэдрэгчүүдээс илүү үнэтэй боловч нарийн төвөгтэй лаборатори, эталон стандарт, өндөр үнэтэй тоног төхөөрөмжийн байнгын хяналтанд энэ чанар нь өөрийн үнэ цэнээ хялбархан олж авдаг.
1. Барилга ба ажиллах зарчим
A хувиргагч шер горимоор баригдсан нь хэсгүүдээ төв тэнхлэгийн эргэн тойронд байрлуулдаг тул чичиргээ гулсах массыг кристаллаас гүйцэж өнгөрөхөөр оролдоно.
Дотоод бүтэц
- Төв багана: мэдрэгчийн төвөөс дамжин суурьт бэхлэгдсэн хатуу суурилуулах цавуу.
- Сейсмик масс: төв баганыг тойрсон нягт материалын цагираг эсвэл цилиндр.
- Пьезо элементүүд: масс болон төв баганын хооронд наалдуулсан кристалл хавтангууд, шүргэгч (шер) ачаалалд хариу үйлдэл үзүүлэхээр чиглэгдсэн.
- Урьдчилсан ачаалал: массыг кристаллуудад шахаж — ихэвчлэн гадаад цагираг эсвэл ханцуйгаар — угсралтыг тогтмол шахалтанд байлгаж, үйл ажиллагаа нь шугаман байлгах.
- Шер конфигураци: кристаллууд хажууг баганын дээр байрладаг тул хурдатгал тэдгээрийг шахаж биш, шер хийдэг.
Шилжилтийн горим хэрхэн ажилладаг вэ
- Холхивчийн их бие суурилуулсан гадаргуугаа хамт хурдасдаг.
- Сеизмийн масс инерцийнхээ (F = m × a) ачаар тэр хурдатгалд эсэргүүцэнэ.
- Иймд масс бэхлэгдсэн төв баганаас шүргэгчээр гулсах хандлагатай байна.
- Энэ харьцангуй хөдөлгөөн нь наалдуулсан пьезоэлектрик элементүүдийг шер байдалд оруулна.
- Шер стресс нь кристаллын гадаргууны дагуу цахилгаан цэнэг үүсгэнэ.
- Энэ цэнэг нь үйлчлэсэн хурдатгалтай шууд пропорциональ бөгөөд дотоод IEPE схем эсвэл гадаад цэнэгийн өсгөгч.
шахалтын горимтой харьцуулах нь сурталчилгаатай. Шахалтын бүтэцтэй кристаллууд массын доорх суурилуулах суурь дээр шууд байрладаг тул тэр суурийг муруйлт эсвэл халаалт нь кристаллын стекэнд шууд нөлөөлнө. Шер геометр нь мэдрэгч элементүүдийг суурьнаас салгаж, баганын хажуу руу зөөх замаар алдааны эх үүсвэрүүдээс тусгаарлана.
2. Шахалтын горимоос давуу талууд
Суурийн деформацийн тусгаарлалт
Энэ нь гол давуу тал юм. Мэдрэгчийн доорх бүтэц муруйхад шахалтын горимын кристалл тэр муруйлтыг худал стресс гэж мэдрээд чичиргээ байхгүй зүйлийг мэдээлнэ. Шер мэдрэгчид элементүүд суурь деформациас тусгаарлагдсан тул:
- Суурилуулах гадаргуугийн муруйлт кристаллуудад шууд ачаалал үүсгэдэггүй.
- Мэдрэгчийг нимгэн, уян хатан бүтцүүд — хавтангийн металл, хөнгөн холхивчийн их бие, агаар дамжуулах хоолой — дээр худал гаралт үүсгэхгүйгээр суурилуулж болно.
- Харин шахалтын бүтэц нь яг эдгээр гадаргуу дээрх суурь деформацийн улмаас худал уншилт үүсгэхээр алдартай.
Зөв мэдрэгчийг суурилуулах дараах ISO 5348 явагдаж байгаа ч шер бүтэц нь төгс бус гадаргууг илүү амархан тэвчдэг.
Дулааны шилжилтийн тэсвэрлэлт
- Хурдан температур өөрчлөлтөд илүү сайн тэсвэрлэлт — салхи эсвэл гэнэт үүссэн дулааны эх үүсвэр нь хамаагүй бага худал дохио үүсгэнэ.
- Бага пьезоэлектрик эффект (температур өөрчлөгдөхөд пьезо кристалл ялгаруулдаг худал цэнэг).
- Илүү тогтвортой тэг цэг, энэ нь DC ойролцоох бага давтамжийн ажилд чухал.
Суурилуулах моментийн мэдрэмтгий бус байдал ба тогтвортой байдал
- Гүйцэтгэл нь цавууг хэр цэвэр шахаж байгаагаас бага хамааралтай тул илүү давтагдах суурилуулалтыг олгоно.
- Ажлын байран дээр бага критик моментийн хяналт шаардагдана.
- Урт хугацааны бага дрейф ба илүү тогтвортой калибровка, учир нь шер мэдрэгчүүд найдвартай калибрын гэрчилгээ жилийн турш хадгалагдах эталон болон метрологийн үүрэгт давамгайлдаг.
3. Хэрэглээ
Шер акселерометрүүд буруу тооны зардал өндөр байх бүх газарт гарч ирдэг:
- Эталон стандартууд: калибровкын мастер мэдрэгчид, стандартын лабораториуд, хамгийн өндөр нарийвчлал шаардагдах нэгэн зэрэг калибровкын тохируулга.
- Чухал тоног төхөөрөмжийн хяналт: тогтмол суурилуулалтууд чухал тоног төхөөрөмж жишээлбэл, найдвартай байдал нь хамгийн чухал ач холбогдолтой том турбо тоног төхөөрөмж, цөмийн цахилгаан станцын тоног төхөөрөмжүүд дээр.
- Нарийвчлалтай хэмжилт: модаль туршилт, бүтцийн динамикийн судалгаа, хүлээн зөвшөөрлийн шалгалт, гэрээний баталгаажуулалт.
- Хэцүү суурилуулалтын нөхцөлүүд: суурийн хэв гажилт шахалтын мэдрэгчийг гэмтээх магадлалтай нимгэн хавтангийн төмөр, хөнгөн жинтэй холхивчийн их бие, бусад уян хатан гадаргуу.
4. Ажиллагааны онцлогууд
Түүхий зурвасын өргөн ба хэмжээнд шилжилтийн мэдрэгч нь сайн шахалтын нэгжтэй ойролцоо харьцуулагдах боловч түүний давуу тал нь тогтвортой байдал, тэсвэрлэх чадварт оршино.
- Давтамжийн муж: маш өргөн. Бага давтамжийн хариу үйлдэл нь ихэвчлэн 0.5–5 Hz хүрдэг бөгөөд ашиглах боломжтой дээд хязгаар нь суурилуулсан резонанс, ихэвчлэн мэдрэгчийн хэмжээнээс хамаарч 20–70 kHz хүртэл (бага хэмжээтэй мэдрэгчүүд илүү өндөр давтамжтай резонанс үүсгэдэг).
- Давхцын хүрээ: ихэвчлэн ±50 g-аас ±500 g хүртэл, өндөр эсвэл бага мужид зориулсан тусгай хувилбаруудтай.
- Температурын ажиллагаа: стандарт нэгжүүд нь ойролцоогоор −50-аас +120 °C хүртэлх мужийг хамардаг, өндөр температурын хувилбарууд нь ойролцоогоор 175 °C хүртэл хүрдэг бөгөөд энэ мужид шилжилтийн загвар нь шахалтын тэнцүүтэй харьцуулахад бага тэг шилжилтэй байдаг.
5. Үнэ, сонголт, талбайн нөхцөл
Шилжилтийн мэдрэгчид ихэвчлэн шахалтын акселерометрүүдээс хоёр дахин ихээс дөрөв дахин их үнэтэй байдаг бөгөөд илүү нарийн төвөгтэй үйлдвэрлэл, нарийн толеранс, өндөр чанартай материалуудыг тусгасан байдаг. Энэхүү нэмэлт үнэ нь чухал эсвэл гэрээний хэмжилт, хэцүү суурилуулалтын гадаргуу, стандарт болон калибровкийн үүрэг, тогтвортой байдал чухал урт хугацааны тогтмол суурилуулалтуудад зөвшөөрөгддөг. Хатуу гадаргуу дээрх жигд үйлдвэрлэлийн хяналтанд эсвэл хөрөнгө оруулалтын түр шалгалтуудад шахалтын мэдрэгч ихэвчлэл хангалттай байдаг. Ихэнх үйлдвэрлэгчид IEPE болон цэнэгийн горимын хувилбаруудыг шилжилтийн загвараар санал болгодог бөгөөд ихэвчлэн “premium” эсвэл “precision” загварууд гэж тэмдэглэгдсэн байдаг.
Өдөр тутмын талбайн тэнцвэржүүлэлт болон оношлогоонд, гэхдээ гол алдааны эх үүсвэрүүд нь суурилуулалтын чанар болон цэвэр фаз стандарт утга, мэдрэгчийн тогтвортой байдлын сүүлийн хэсэг биш юм. Хөдөлгөөнт хоёр сувктай багаж хэрэгсэл нь Balanset-1A 1× далайц болон фазыг хэмждэг, нөлөөллийн коэффициентүүд, болон баталгаажуулдаг үлдэгдэл тэнцвэргүйдэл холхивчийн их бие дээр шууд суурилуулсан бат бөх акселерометруудыг ашиглан — яг хатуу гадаргуу дээр бат бөх шахалт эсвэл үйлдвэрлэлийн шилжилтийн мэдрэгч сайн ажилладаг. Шилжилтийн давуу тал нь энэ нь нимгэн бүрхүүл дээр, дулааны шуугиантай орчинд, болон бүх талбайн мэдрэгчийг үнэнч байлгах калибровкийн лабораторид шийдвэрлэх болно.
6. Шилжилт vs Шахалт: Хурдан харьцуулалт
| Шинж чанар | Шилжилтийн горим | Шахалтын горим |
|---|---|---|
| Суурийн хэв гажилтын мэдрэмтгий байдал | Маш бага | Өндөр |
| Дулааны шилжилтийн алдаа | Бага | Илүү өндөр |
| Суурилуулалтын моментийн мэдрэмтгий байдал | Бага | Илүү өндөр |
| Урт хугацааны тогтвортой байдал | Маш сайн | Сайн |
| Харьцангуй үнэ | 2–4× | Суурь утга |
| Хамгийн тохиромжтой | Нарийвчлал, стандарт, уян хатан гадаргуу | Хатуу гадаргуу дээрх жигд хяналт |
Товчхондоо, шилжилтийн акселерометрууд нь пьезоэлектрик чичиргээний мэдрэгчдийн өндөр чанартай түвшинг төлөөлдөг: илүү сайн суурийн хэв гажилтын тэсвэрлэлт, дулааны тогтвортой байдал, хэмжилтийн нарийвчлал. Өндөр үнэ нь тэднийг жигд үүрэгтээ оруулахгүй байгаа ч хэмжилтийн чанар хамгийн чухал, суурилуулалтын нөхцөлүүд хэцүү, эсвэл урт хугацааны тогтвортой байдал чухал үед шилжилтийн горимын акселерометр хамгийн тохиромжтой сонголт юм.
