व्हेलोमीटर (व्हेलॉसिटी सेन्सर) समजून घेणे
A वेलोमीटर, अधिक औपचारिकपणे व्हेलॉसिटी ट्रान्सड्यूसर किंवा व्हेलॉसिटी सेन्सर, हा एक प्रकारचा ट्रान्सड्यूसर मोजण्यासाठी वापरलेला vibration. याचे वैशिष्ट्यपूर्ण लक्षण म्हणजे ते थेट प्रमाणात विद्युत आउटपुट निर्माण करते वेग ज्या कंपन पावणाऱ्या पृष्ठभागावर ते जोडलेले असते त्याच्या. हे त्याला यापासून वेगळे करते accelerometer, ज्याचे आउटपुट याच्या प्रमाणात असते त्वरण, आणि यापासून समीपता जाच, ज्याचे आउटपुट याच्या प्रमाणात असते विस्थापन.
1. व्याख्या: व्हेलोमीटर म्हणजे काय?
यंत्र किती खडबडीतपणे चालत आहे हे ठरवण्यासाठी बहुतांश आंतरराष्ट्रीय मानके व्हेलॉसिटी हाच मापदंड वापरतात, म्हणून थेट व्हेलॉसिटी नोंदवणारा सेन्सर संकल्पनात्मकदृष्ट्या आकर्षक असतो. क्लासिक व्हेलोमीटर हे स्वयंपूर्ण, स्वयं-निर्मित उपकरण आहे — वापरण्यायोग्य आउटपुट निर्माण करण्यासाठी त्याला कोणत्याही पॉवर सप्लाय किंवा सिग्नल कंडिशनिंगची गरज नसते. आधुनिक पोर्टेबल डेटा संकलनात अॅक्सिलरोमीटरपेक्षा ते आता कमी सामान्य असले तरी, व्हेलोमीटरचे अद्याप खरे उपयोग आहेत, विशेषतः मध्यम-गती यंत्रांच्या कायमस्वरूपी मॉनिटरिंगमध्ये आणि याच्या व्यापक कुटुंबाचा सदस्य म्हणून सीस्मिक ट्रान्सड्यूसर जे स्थिर संरचनेच्या ऐवजी मुक्त अवकाशाच्या सापेक्ष गती मोजतात.
2. व्हेलोमीटर कसे कार्य करते
पारंपरिक व्हेलोमीटर हे इलेक्ट्रोडायनॅमिक सेन्सर असतात. ते डायनॅमिक मायक्रोफोन किंवा गिटार पिकअपप्रमाणेच तत्त्वावर कार्य करतात, जे फॅरेडेच्या – इंडक्शनच्या नियमानुसार नियंत्रित होते:
- हाउसिंगच्या आत मऊ स्प्रिंग्सवर निलंबित केलेली तारेची कॉइल असते.
- एक स्थायी चुंबक हाउसिंगला घट्टपणे जोडलेला असतो.
- जेव्हा सेन्सर कंपन पावणाऱ्या यंत्रावर माउंट केला जातो, तेव्हा हाउसिंग आणि चुंबक यंत्राच्या पृष्ठभागासोबत हलतात.
- जडत्वामुळे, स्प्रिंग-निलंबित कॉइल अवकाशात स्थिर राहण्याकडे झुकते (हे सेइस्मिक तत्त्व आहे).
- हलणारा चुंबक आणि जवळपास-स्थिर कॉइल यांच्यातील सापेक्ष गती कॉइलमध्ये व्होल्टेज प्रेरित करते.
- फॅरेडेच्या नियमानुसार, ते प्रेरित व्होल्टेज सापेक्ष गतीच्या व्हेलॉसिटीच्या थेट प्रमाणात असते — नेमके तेच प्रमाण जे आपल्याला हवे आहे.
स्प्रिंग-मास प्रणाली केवळ स्वतःच्या नैसर्गिक वारंवारतेच्या वर असतानाच अशा प्रकारे वर्तन करते नैसर्गिक वारंवारता (बहुधा सुमारे 8–10 Hz), जे सेन्सरची लो-फ्रिक्वेन्सी मर्यादा निश्चित करते. आधुनिक “पायझोइलेक्ट्रिक व्हेलोमीटर” देखील अस्तित्वात आहेत: हे मूलतः अंगभूत इलेक्ट्रॉनिक सर्किट असलेले accelerometers असतात समाकलन जे सेन्सरमध्येच प्रवेगाचे (acceleration) रूपांतर वेग सिग्नलमध्ये करते, आणि इलेक्ट्रोडायनॅमिक रचनेतील नाजूक हलणाऱ्या भागांना टाळते.
3. व्हेलोमीटरचे फायदे आणि तोटे
फायदे
- थेट वेग आउटपुट: ते थेट वेग मोजतात — हे मूल्यांकनासाठी सर्वाधिक वापरला जाणारा पॅरामीटर आहे कंपन तीव्रता साधारण 10 Hz ते 1,000 Hz या बँडमध्ये सामान्य-उद्देशीय यंत्रसामग्रीवर (नुसार ISO 20816, ISO 10816 चा आधुनिक उत्तराधिकारी). अॅनालायझरमध्ये कोणत्याही इंटिग्रेशनची आवश्यकता नसते, ज्यामुळे सिग्नल चेन सोपी राहते.
- स्व-शक्तीचालित (निष्क्रिय): पारंपरिक इलेक्ट्रोडायनॅमिक व्हेलोमीटर स्वतःचा सिग्नल निर्माण करतात आणि त्यांना बाह्य वीजपुरवठ्याची आवश्यकता नसते, जे काही औद्योगिक आणि धोकादायक-क्षेत्र (hazardous-area) इन्स्टॉलेशनमध्ये उपयुक्त ठरते.
- चांगली निम्न-वारंवारता प्रतिक्रिया: त्यांच्या नैसर्गिक वारंवारतेच्या वर ते सामान्यतः अनेक सामान्य-उद्देशीय accelerometers पेक्षा कमी वारंवारतांवर अधिक संवेदनशील असतात, ज्यामुळे जिथे unbalance आणि misalignment असते तिथे एक भक्कम, स्वच्छ सिग्नल मिळतो.
तोटे
- मर्यादित वारंवारता श्रेणी: त्यांचा वापरण्यायोग्य बँड accelerometer च्या तुलनेत अरुंद असतो. ते उच्च-वारंवारतेच्या आघातांसाठी योग्य नसतात बेअरिंग दोष or गिअर दोष, जे त्यांच्या roll-off च्या बरेच वर असतात.
- Moving parts: अंतर्गत स्प्रिंग-आणि-कॉइल असेंब्लीला थकवा (fatigue) येऊ शकतो, ती ड्रिफ्ट होऊ शकते किंवा पूर्णपणे निकामी होऊ शकते, विशेषतः उच्च-कंपन सेवेत.
- दिशेबाबत संवेदनशीलता: ते ज्या दिशेसाठी (उभ्या किंवा आडव्या) तयार केले गेले आहेत त्याच दिशेत बसवावे लागतात, कारण गुरुत्वाकर्षण स्प्रिंग सस्पेन्शनवर प्रीलोड टाकते.
- मोठे आणि जड: ते सामान्यतः आधुनिक accelerometer पेक्षा बरेच मोठे आणि जड असतात, ज्यामुळे हलक्या वजनाच्या रचनांवर मास-लोडिंग होऊ शकते.
- चुंबकीय क्षेत्रांबाबत संवेदनशीलता: मोठ्या मोटरांजवळील सारखी प्रबळ बाह्य क्षेत्रे कॉइलमध्ये कपल होऊन रीडिंग बिघडवू शकतात.
4. वेगमापक विरुद्ध प्रवेगमापक
आधुनिक पोर्टेबल डेटा संकलनासाठी आणि कंपन निदान, the accelerometer हा निवडीचा सेन्सर आहे. त्याची वारंवारता प्रतिसाद (frequency response) खूप विस्तृत आणि सपाट असतो, त्यामुळे एकच accelerometer unbalance मुळे होणारे कमी-वारंवारतेचे कंपन आणि bearing व gear दोषांमुळे होणारे अत्यंत उच्च-वारंवारतेचे कंपन या दोन्हींना टिपतो. कंपन विश्लेषक त्यानंतर प्रवेग सिग्नलचे इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने इंटिग्रेशन करून मागणीनुसार वेग किंवा विस्थापन (displacement) दर्शवतो — एकच मजबूत सेन्सर जे व्हेलोमीटर करत असे ते सर्व आणि त्याहूनही बरेच काही व्यापतो. पोर्टेबल टू-चॅनेल Balanset-1A क्षेत्रात अगदी अशाच प्रकारे कार्य करते: ते त्याच्या accelerometers कडून प्रवेग घेते, ISO ग्रेडविरुद्ध तीव्रता मूल्यांकनासाठी वेगात इंटिग्रेट करते, आणि single- व two-plane balancing साठी आवश्यक असलेले 1× अॅम्प्लिट्यूड व फेज मोजण्यासाठी तोच सिग्नल वापरते. जर तुम्हाला विविध सेन्सर प्रकारांमधील रीडिंग रूपांतरित करायची असतील, तर आमचे कंपन एकक रूपांतरक mm/s, µm आणि g यांच्या दरम्यान स्वच्छपणे रूपांतर करते.
म्हणून व्हेलोमीटर आता मुख्यतः मध्यम-गतीच्या यंत्रांवर — पंखे, पंप आणि मोटर — कायमस्वरूपी बसवलेले सेन्सर म्हणून आढळतात, आणि विशेषतः जुन्या प्लांटमध्ये जिथे ते मूळतः निर्दिष्ट केलेले मॉनिटरिंग ट्रान्सड्यूसर होते आणि दशकानुदशके प्रामाणिकपणे काम करत राहतात.
