Hva er et akselerometer? En veiledning for vibrasjonsanalyse

Definisjon: Kjernen i vibrasjonsmåling

En akselerometer er en transduser (eller sensor) som konverterer mekanisk bevegelse, nærmere bestemt akselerasjon fra vibrasjon eller støt, til et proporsjonalt elektrisk signal. Det er den mest brukte sensoren innen prediktivt vedlikehold og tilstandsovervåking. Ved å måle akselerasjonen til en maskins komponenter, gir et akselerometer rådataene som trengs for å diagnostisere et bredt spekter av mekaniske og elektriske feil, fra lagerfeil til ubalanse og feiljustering.

Hvordan fungerer akselerometre? Det piezoelektriske prinsippet

Selv om det finnes flere typer akselerometre, er de aller fleste som brukes til overvåking av industrimaskiner basert på piezoelektrisk effektHer er en forenklet oversikt over hvordan de fungerer:

1. Piezoelektrisk krystall: Inne i akselerometeret er det en liten masse festet til en piezoelektrisk krystall (ofte en type keramikk som PZT).
2. Påføring av kraft: Når maskinen vibrerer, beveger sensorhuset seg med den. På grunn av treghet motstår den indre massen denne bevegelsen og utøver en kraft på krystallen.
3. Generering av et signal: Den piezoelektriske krystallen har en unik egenskap: når den komprimeres eller belastes, genererer den en liten elektrisk ladning (en spenning) som er direkte proporsjonal med den påførte kraften.
4. Produksjon: Dette spenningssignalet blir deretter betinget av intern elektronikk og overført via en kabel til en datainnsamler eller et overvåkingssystem. Utgangssignalet er en analog representasjon av maskinens akselerasjon på det punktet.

Typer akselerometre

Ulike applikasjoner krever forskjellige typer akselerometre, hver med sine egne styrker.

Akselerometre for generell bruk

Dette er arbeidshestene innen industriell overvåking. De har vanligvis en følsomhet på 100 mV/g og et frekvensområde som passer for de fleste vanlige maskiner som pumper, motorer og vifter (f.eks. fra 2 Hz til 10 kHz).

MEMS-akselerometre

Mikroelektromekaniske systemer (MEMS) akselerometre er silisiumbaserte sensorer. De er svært små, har lavt strømforbruk og er kostnadseffektive. Selv om de tradisjonelt er mindre følsomme enn piezoelektriske typer, forbedres moderne MEMS-sensorer raskt og er vanlige i bærbar elektronikk, bilindustrien og noen rimeligere tilstandsovervåkingssystemer.

Piezoresistive akselerometre

Disse sensorene brukes til støttesting og måling av lavfrekvent bevegelse. De kan måle ned til 0 Hz (DC-akselerasjon), noe som er nyttig for applikasjoner som måling av konstant akselerasjon i en sentrifuge.

Høyfrekvente akselerometre

Spesielt utviklet for å oppdage høyfrekvente hendelser, som for eksempel defekter i gir og lager i tidlig fase. De har en mindre masse og en høyere resonansfrekvens, noe som gjør at de nøyaktig kan måle vibrasjoner opptil 20 kHz eller mer.

Viktige spesifikasjoner og utvalg

Når ingeniører velger et akselerometer, vurderer de flere viktige parametere:

• Følsomhet (mV/g): Høyere følsomhet gir et sterkere signal, som er bedre for måling av lavnivåvibrasjoner. 100 mV/g er en vanlig standard.
• Frekvensrespons: Frekvensområdet sensoren kan måle nøyaktig. Dette må samsvare med maskinens forventede feilfrekvenser.
• Temperaturområde: Sensoren må tåle driftstemperaturen på maskinoverflaten der den er montert.
• Monteringsmetode: Måten sensoren er festet til maskinen på (boltfeste, lim, magnet) påvirker nøyaktigheten til høyfrekvente målinger betydelig. En boltfeste gir best mulig tilkobling og frekvensrespons.

Bruksområder innen tilstandsovervåking

Akselerometre er grunnleggende for nesten alle vibrasjonsanalyseoppgaver, inkludert:

• Programmer for prediktivt vedlikehold: Samler rutinemessig vibrasjonsdata for å utvikle maskinens tilstand og forutsi feil.
• Feildiagnose: Identifisering av spesifikke problemer som ubalanse, feiljustering, løshet og lagerslitasje.
• Aksepttesting: Verifisering av at nye eller reparerte maskiner oppfyller vibrasjonsspesifikasjonene.
• Modalanalyse: Studere de naturlige frekvensene og modusformene til en struktur.

← Tilbake til hovedindeksen