Apakah itu Accelerometer? Panduan untuk Analisis Getaran
Definisi: Teras Pengukuran Getaran
An pecutan ialah transduser (atau sensor) yang menukarkan gerakan mekanikal, khususnya pecutan daripada getaran atau kejutan, kepada isyarat elektrik berkadar. Ia adalah sensor yang paling banyak digunakan dalam bidang penyelenggaraan ramalan dan pemantauan keadaan. Dengan mengukur pecutan komponen mesin, pecutan menyediakan data mentah yang diperlukan untuk mendiagnosis pelbagai kerosakan mekanikal dan elektrik, daripada kecacatan galas kepada ketidakseimbangan dan ketidakselarasan.
Bagaimana Accelerometer Berfungsi? Prinsip Piezoelektrik
Walaupun beberapa jenis pecutan wujud, sebahagian besar yang digunakan untuk pemantauan jentera perindustrian adalah berdasarkan kesan piezoelektrik. Berikut ialah pecahan ringkas tentang cara ia berfungsi:
- Kristal piezoelektrik: Di dalam pecutan adalah jisim kecil yang dilekatkan pada kristal piezoelektrik (selalunya jenis seramik seperti PZT).
- Menggunakan Daya: Apabila mesin bergetar, perumahan sensor bergerak bersamanya. Disebabkan oleh inersia, jisim dalaman menentang gerakan ini dan mengenakan daya pada kristal.
- Menjana Isyarat: Kristal piezoelektrik mempunyai sifat unik: apabila dimampatkan atau ditekan, ia menghasilkan cas elektrik kecil (voltan) yang berkadar terus dengan daya yang dikenakan.
- Pengeluaran: Isyarat voltan ini kemudiannya dikondisikan oleh elektronik dalaman dan dihantar melalui kabel ke pengumpul data atau sistem pemantauan. Isyarat keluaran ialah perwakilan analog bagi pecutan mesin pada ketika itu.
Jenis-jenis Accelerometer
Aplikasi yang berbeza memerlukan jenis pecutan yang berbeza, masing-masing mempunyai kekuatan tersendiri.
Pecutan Tujuan Am
Ini adalah tenaga kerja pemantauan industri. Mereka biasanya mempunyai sensitiviti 100 mV/g dan julat frekuensi yang sesuai untuk kebanyakan jentera biasa seperti pam, motor dan kipas (cth, dari 2 Hz hingga 10 kHz).
MEMS Accelerometer
Pecutan Sistem Mikro-Elektro-Mekanikal (MEMS) ialah penderia berasaskan silikon. Mereka sangat kecil, berkuasa rendah, dan kos efektif. Walaupun secara tradisinya kurang sensitif daripada jenis piezoelektrik, penderia MEMS moden bertambah baik dengan pantas dan biasa dalam elektronik mudah alih, aplikasi automotif dan beberapa sistem pemantauan keadaan kos rendah.
Pecutan Piezoresistif
Penderia ini digunakan untuk ujian kejutan dan mengukur gerakan frekuensi rendah. Mereka boleh mengukur hingga 0 Hz (pecutan DC), yang berguna untuk aplikasi seperti mengukur pecutan malar dalam emparan.
Pecutan Frekuensi Tinggi
Direka khusus untuk mengesan peristiwa frekuensi tinggi, seperti gear peringkat awal dan kecacatan galas. Mereka mempunyai jisim yang lebih kecil dan frekuensi resonan yang lebih tinggi, membolehkan mereka mengukur getaran dengan tepat sehingga 20 kHz atau lebih.
Spesifikasi dan Pemilihan Utama
Apabila memilih pecutan, jurutera mempertimbangkan beberapa parameter utama:
- Kepekaan (mV/g): Sensitiviti yang lebih tinggi menghasilkan isyarat yang lebih kuat, yang lebih baik untuk mengukur getaran tahap rendah. 100 mV/g ialah piawaian biasa.
- Respons Kekerapan: Julat frekuensi penderia boleh mengukur dengan tepat. Ini mesti sepadan dengan frekuensi kerosakan mesin yang dijangkakan.
- Kadar suhu: Penderia mesti dapat menahan suhu operasi permukaan mesin di mana ia dipasang.
- Kaedah Pemasangan: Cara penderia dipasang pada mesin (lekap stud, pelekat, magnet) memberi kesan ketara kepada ketepatan pengukuran frekuensi tinggi. Lekapan stud memberikan sambungan terbaik dan tindak balas frekuensi.
Aplikasi dalam Pemantauan Keadaan
Accelerometer adalah asas kepada hampir semua tugas analisis getaran, termasuk:
- Program Penyelenggaraan Ramalan: Mengumpul data getaran rutin untuk memajukan kesihatan mesin dan meramalkan kegagalan.
- Diagnosis Kerosakan: Mengenal pasti isu khusus seperti ketidakseimbangan, salah jajaran, kelonggaran dan kehausan bearing.
- Ujian Penerimaan: Mengesahkan bahawa jentera baharu atau dibaiki memenuhi spesifikasi getaran.
- Analisis Modal: Mengkaji frekuensi semula jadi dan bentuk mod struktur.