Forstå sensorfølsomhet
Definisjon: Hva er sensitivitet?
Følsomhet er forholdet mellom en sensors utgangssignal og den fysiske inngangsmengden som måles, og representerer sensorens forsterkning eller konverteringsfaktor. For vibrasjon sensorer, definerer følsomheten hvor mye elektrisk utgang (spenning eller ladning) som produseres per vibrasjonsenhet (akselerasjon, hastighet eller forskyvningHøyere følsomhet betyr større utgangssignal for et gitt vibrasjonsnivå, noe som gir bedre oppløsning og signal-til-støy-forhold, men begrenser det maksimale måleområdet før sensorutgangen mettes.
Følsomhet er den grunnleggende spesifikasjonen som må være kjent for å konvertere sensorens utgangsspenning til meningsfulle vibrasjonsenheter. Den bestemmes under produksjonen. kalibrering, dokumentert på kalibreringssertifikater, og brukt i alle vibrasjonsberegninger. Forståelse av følsomhetsavveininger muliggjør riktig sensorvalg for spesifikke målekrav.
Følsomhetsenheter etter sensortype
Akselerometre
IEPE/Spenningsmodus
- Enheter: mV/g (millivolt per g akselerasjon)
- Typiske verdier: 10–1000 mV/g
- Standard: 100 mV/g vanligst
- Høy følsomhet: 500–1000 mV/g (applikasjoner med lav vibrasjon)
- Lav følsomhet: 10–50 mV/g (høye vibrasjoner og støt)
Lademodus
- Enheter: pC/g (pikocoulomb per g)
- Typiske verdier: 1–1000 pC/g
- Generelt formål: 10–50 pC/g vanlig
Hastighetssensorer
- Enheter: mV per tomme/s eller mV per mm/s
- Typisk: 100 mV/tommer/s eller ~4000 mV/mm/s
- Alternative enheter: V per m/s
Forskyvningsprober
- Enheter: mV/mil eller V/mm
- Typisk: 200 mV/mil eller 7,87 V/mm (virvelstrømsprober)
- Kalibrert: For spesifikt målmateriale og gapområde
Avveininger knyttet til følsomhet
Høy følsomhet (100–1000 mV/g)
Fordeler
- Stort utgangssignal for lav vibrasjon
- Bedre oppløsning (kan oppdage små endringer)
- Bedre signal-til-støy-forhold
- Bra for maskiner med lav vibrasjon
Ulemper
- Begrenset dynamisk område (mettes ved lavere vibrasjon)
- Typisk område: ±5 g til ±50 g
- Ikke egnet for bruk med høy vibrasjon eller støt
Lav følsomhet (10–50 mV/g)
Fordeler
- Bredt dynamisk område
- Kan måle høy vibrasjon (±100 g til ±10 000 g)
- Egnet for støt og slag
- Mettes ikke under høye vibrasjonsforhold
Ulemper
- Mindre effekt for lav vibrasjon
- Lavere signal-til-støy-forhold
- Redusert oppløsning
- Kan overse små vibrasjonsendringer
Valg av følsomhet
Basert på søknad
Lav vibrasjon (< 5 mm/s)
- Bruk høy følsomhet (100–500 mV/g)
- Presisjonsmaskiner, lavhastighetsutstyr
- Trenger god løsning for små endringer
Moderat vibrasjon (5–20 mm/s)
- Standardfølsomhet (50–100 mV/g)
- Generelle industrimaskiner
- Vanligste bruksområde
Høy vibrasjon (> 20 mm/s)
- Lav følsomhet (10–50 mV/g)
- Forhindre metning
- Knusere, møller, utstyr med høy ubalanse
Støt og støt
- Svært lav følsomhet (1–10 mV/g)
- Mål til ±1000 g eller mer
- Støttesting, kollisjonstesting
Effekt på målinger
Signalnivå
- Høyere følsomhet → større signalspenning
- Utnytter instrumentets inngangsområde bedre
- Forbedret oppløsning
- Men begrenser maksimal målbar vibrasjon
Dynamisk rekkevidde
- Spenn fra støygulv til metning
- Høy følsomhet: smalt område (bra for små signaler)
- Lav følsomhet: bredt område (bra for variable signaler)
- Avveining mellom oppløsning og rekkevidde
Støyytelse
- Sensorens iboende støy (elektrisk støy i elektronikk)
- Høyere følsomhet = bedre signal-til-støy-forhold for lav vibrasjon
- Støy blir mer betydelig med lavere følsomhet
Kalibrering og verifisering
Fabrikkalibrering
- Nye sensorer kalibrert på fabrikk
- Følsomhet markert på sensor eller sertifikat
- Toleranse vanligvis ±5–10%
- Bør verifiseres før kritisk bruk
Periodisk rekalibrering
- Følsomheten kan endre seg over tid
- Kalibrer på nytt årlig eller i henhold til planen
- Oppdatert følsomhet fra kalibreringssertifikat
- Legg inn i instrumentet eller bruk korrigeringer
Feltverifisering
- Håndholdt kalibrator gir kjent vibrasjon
- Bekreft at sensorutgangen samsvarer med forventet (følsomhet × inngang)
- Rask sjekk før kritiske målinger
Relaterte spesifikasjoner
Måleområde
- Maksimal vibrasjonssensor kan måle
- Omvendt relatert til følsomhet
- Eksempel: 100 mV/g med ±5V utgang → ±50g område
Oppløsning
- Minste vibrasjonsendring som kan oppdages
- Begrenset av støy og digitalisering
- Høyere følsomhet generelt bedre oppløsning
Linearitet
- Hvor konstant følsomhet forblir over måleområdet
- Gode sensorer: < 1% avvik fra lineær
- Spesifisert som % fullskalafeil
Praktiske hensyn
Instrumentinngangsmatching
- Instrumentets inngangsområde må samsvare med sensorutgangen
- Eksempel: 100 mV/g sensor × 50 g vibrasjon = 5 V utgang (må passe inn i instrumentets ±5 V inngang)
- Justerbare inngangsforsterkninger tilpasset ulike følsomheter
Flere sensorer
- Bruk av sensorer med ulik følsomhet i ett program
- Må konfigurere instrumentet for hver sensor
- Feil hvis feil følsomhet er angitt
- Standardisering på én følsomhet forenkler driften
Sensorfølsomhet er en grunnleggende spesifikasjon som definerer konverteringen mellom fysisk vibrasjon og elektrisk signal. Å forstå følsomhetsenheter, utvalgskriterier basert på forventede vibrasjonsnivåer og riktig følsomhetsinntasting i måleinstrumenter er avgjørende for nøyaktige vibrasjonsmålinger, passende sensorvalg og unngå målefeil fra følsomhetsavvik eller metning.