Apakah itu Accelerometer? Panduan untuk Analisis Getaran
An pecutan ialah a transduser (atau penderia) yang menukarkan pergerakan mekanikal — khususnya pecutan dihasilkan oleh getaran atau hentakan — menjadi isyarat elektrik yang berkadar. Ia adalah sensor yang paling meluas digunakan dalam penyelenggaraan ramalan and pemantauan keadaan. Dengan mengukur seberapa cepat titik pada mesin berubah kelajuan, akselerometer membekalkan data mentah yang membolehkan penganalisis mendiagnosis pelbagai kerosakan mekanikal dan elektrik — daripada kecacatan galas kepada ketidakseimbangan and salah jajaran.
1. Definisi: Inti Pengukuran Getaran
Percepatan adalah kuantiti semula jadi untuk diukur pada mesin berputar kerana daya dinamik yang merosakkan mesin — daya sentrifugal daripada tumpuan berat, hentakan daripada alur galas yang terkelupas — berskala dengan percepatan. Accelerometer bertindak balas secara langsung terhadap daya-daya tersebut, itulah sebabnya ia berada di teras hampir setiap mesin moden. penganalisis getaran and pengumpul data.
Salah satu kekuatan praktikal akselerometer ialah isyarat pecutannya boleh secara elektronik bersepadu sekali untuk memberi halaju (mm/s), dan dua kali untuk memberi anjakan (µm). Satu sensor tunggal yang dipasang dengan baik oleh itu merangkumi ketiga-tiga unit getaran klasik, membolehkan penganalisis memilih mana-mana yang paling baik mendedahkan kecacatan tertentu.
2. Bagaimana Accelerometer Berfungsi? Prinsip Piezoelektrik
Walaupun terdapat beberapa prinsip fizikal, majoriti besar akselerometer yang digunakan untuk mesin perindustrian adalah berdasarkan pada kesan piezoelektrik. Urutan kerja adalah mudah:
- Kristal piezoelektrik: Di dalam penderia, satu jisim seismik kecil dilampirkan pada piezoelektrik elemen — biasanya seramik seperti PZT, atau pada penderia premium kristal kuarza yang dipotong dengan ketepatan.
- Menggunakan kekerasan: Apabila mesin bergetar, rumahnya turut bergerak bersamanya. Oleh inersia, jisim dalaman menentang pergerakan itu dan menghasilkan daya ke atas kristal — sama, menurut hukum kedua Newton, dengan jisim kali pecutan.
- Menghasilkan isyarat: Kristal piezoelektrik yang tertekan menghasilkan cas elektrik kecil yang berkadar terus dengan daya yang dikenakan, dan oleh itu dengan pecutan.
- Pengeluaran: Elektronik dalaman memproses cas ini dan menghantarnya melalui kabel ke pengumpul data atau sistem pemantauan sebagai representasi analog pecutan pada titik tersebut.
Bagaimana caj itu dikondisikan menentukan dua keluarga biasa. A kuar-cas penderia menyampaikan cas mentah kepada luaran penguat cas dan menahan suhu yang sangat tinggi. Yang jauh lebih biasa dalam industri ialah IEPE (atau mod voltan) jenis, yang membina penguat ke dalam penderia dan mengeluarkan voltan rintangan rendah yang merambat dengan baik melalui kabel dua wayar biasa. Reka bentuk paling kukuh menggunakan a geseran pembinaan, yang mengasingkan kristal daripada lenturan asas dan transient terma.
3. Jenis-jenis akselerometer
Berbeza aplikasi memerlukan sensor yang berbeza, setiap satu mempunyai kekuatan tersendiri.
Accelerometer Tujuan Umum
Ini adalah kuda kerja pemantauan industri. Mereka biasanya menawarkan a sensitiviti 100 mV/g dan julat frekuensi yang sesuai untuk kebanyakan mesin biasa seperti pam, motor dan kipas — kira-kira 2 Hz hingga 10 kHz.
MEMS Accelerometer
Accelerometer Sistem Mikroelektromekanikal (MEMS) berasaskan silikon, sangat kecil, berkuasa rendah dan kos efektif. Secara sejarahnya kurang sensitif berbanding jenis piezoelektrik, peranti MEMS moden berkembang dengan pesat dan biasa digunakan dalam elektronik mudah alih, sistem automotif, pemantauan tanpa wayar nod dan pemasangan pemantauan keadaan kos rendah.
Pecutan Piezoresistif
Digunakan untuk ujian hentakan dan pergerakan frekuensi rendah, sensor-sensor ini bertindak balas sehingga 0 Hz (pecutan DC), menjadikannya berguna untuk mengukur pecutan pegun dalam sentrifug atau pergerakan perlahan kenderaan.
Pecutan Frekuensi Tinggi
Direka untuk menangkap peristiwa berfrekuensi tinggi seperti kerosakan gear dan galas pada peringkat awal, penderia ini menggunakan jisim seismik yang lebih kecil dan frekuensi resonan yang lebih tinggi, membolehkan pengukuran tepat sehingga 20 kHz atau lebih — julat di mana teknik seperti analisis sampul dan kaedah denyutan kejutan hidup.
4. Spesifikasi Utama dan Pemilihan
Apabila memilih akselerometer, jurutera menilai beberapa parameter:
- Kepekaan (mV/g): Sensitiviti yang lebih tinggi menghasilkan keluaran yang lebih kuat, lebih baik untuk menyelesaikan getaran tahap rendah; 100 mV/g adalah piawaian industri biasa.
- Tindak balas frekuensi: Julat di mana penderia membaca dengan tepat. Ia mesti merangkumi julat yang dijangkakan. frekuensi kerosakan daripada mesin, dengan margin selesa di bawah milik sensor itu sendiri frekuensi semula jadi (getaran).
- Julat suhu: Penderia mesti menahan suhu permukaan di mana ia dipasang; a penderia suhu sering ditempatkan bersama untuk pemantauan gabungan.
- Kaedah pemasangan: Bagaimana sensor dipasang — stud, pelekat atau magnet — sangat mempengaruhi ketepatan frekuensi tinggi. Pasang stud per ISO 5348 memberi penyambungan terbaik dan julat lebar yang paling luas; magnet sesuai untuk kerja laluan tetapi menurunkan had frekuensi tertinggi. Lemah melekap boleh memperkenalkan palsu pemasan resonans yang menyamar sebagai kerosakan mesin.
Anda boleh menganggarkan penalti lebar jalur bagi lampiran tertentu dengan Kalkulator Resonans Pemasangan Pecutan sebelum berkomitmen pada skema pemasangan.
5. Aplikasi Pemantauan Keadaan
Accelerometer menjadi asas bagi hampir setiap Analisis getaran tugas, termasuk:
- Program penyelenggaraan ramalan: mengumpul data rutin mengenai a rute memantau kesihatan mesin dan meramalkan kerosakan.
- Diagnosis kerosakan: menentukan ketidakseimbangan, penyelarasan yang tidak betul, kelonggaran and keausan galas daripada spektrum getaran.
- Ujian penerimaan: memeriksa bahawa mesin baharu atau yang telah dibaiki memenuhi spesifikasi getaran seperti ISO 20816 (pengganti moden kepada ISO 10816).
- Analisis modal: meneliti frekuensi semula jadi and bentuk mod daripada sebuah struktur.
Penyeimbangan lapangan adalah salah satu daripada pekerjaan yang paling mencabar, kerana ia memerlukan kedua-dua amplitud and the fasa daripada getaran sekali setiap revolusi. Alat mudah alih dua saluran seperti Balanset-1A mengambil dua akselerometernya, menguncinya pada satu takometer denyut, dan mengukur amplitud dan fasa 1× secara langsung pada galas mesin itu sendiri pada kelajuan operasi — menukarkan isyarat akselerometer mentah kepada koefisien pengaruh dan berat pembetulan yang diperlukan untuk mengimbangkan rotor di tapak.
