Forstå skjærakselerometre
Definisjon: Hva er et skjærakselerometer?
Skjærakselerometer (også kalt skjærmodusakselerometer) er en type piezoelektrisk akselerometer hvor den indre seismiske massen påfører skjærspenning (i stedet for trykkspenning) på de piezoelektriske krystallelementene når akselerasjon oppstår. Denne skjærmoduskonfigurasjonen gir overlegen grunnspenningsisolasjon (immunitet mot forvrengning av monteringsoverflaten), bedre termisk transientrespons og lavere følsomhet for variasjoner i monteringsmoment sammenlignet med kompresjonsmodusdesign, noe som gjør skjærakselerometre til det beste valget for kritiske vibrasjon målinger som krever høyest mulig nøyaktighet og stabilitet.
Selv om de er dyrere enn standard kompresjonsmodusakselerometre, er skjærmodussensorer mye brukt i presisjonsapplikasjoner, referansestandarder, permanente overvåkingssystemer og enhver situasjon der målekvaliteten rettferdiggjør den ekstra kostnaden.
Konstruksjon og driftsprinsipp
Intern design
- Senterpost: Stiv monteringsbolt gjennom sensorsenteret
- Seismisk masse: Ring eller sylinder rundt midtstolpen
- Piezo-elementer: Krystaller bundet mellom masse og midtstolpe
- Forhåndsbelastning: Masse forhåndsbelastet mot krystaller
- Skjærkonfigurasjon: Akselerasjon forårsaker tangentiell (skjær)spenning på krystaller
Hvordan skjærmodus fungerer
- Huset akselererer med vibrasjon
- Seismisk masse motstår akselerasjon (F = m × a)
- Massen prøver å gli tangentielt i forhold til midtstolpen
- Skaper skjærspenning i piezoelektriske elementer
- Skjærspenning genererer elektrisk ladning
- Ladning proporsjonal med akselerasjonen
Fordeler fremfor komprimeringsmodus
Basestammeisolering
Den primære fordelen:
- Bøying av monteringsflate påvirker ikke krystallspenningen direkte
- Skjærelementer isolert fra basebelastning
- Kan monteres på tynne, fleksible konstruksjoner uten feil
- Kompresjonsmodus viser falske signaler fra basebelastning
- Kritisk for målinger på metallplater og lette hus
Termisk forbigående immunitet
- Bedre avvisning av temperaturendringer
- Lavere pyroelektrisk effekt (ladning fra temperaturendring)
- Mer stabilt nullpunkt
- Viktig for målinger med temperaturvariasjoner
Monteringsmomentufølsomhet
- Ytelsen påvirkes mindre av variasjoner i boltmomentet
- Mer repeterbar installasjon
- Mindre kritisk momentkontroll nødvendig
Bedre stabilitet
- Lavere avdrift over tid
- Mer stabil kalibrering
- Foretrukket for referanse og metrologi
Bruksområder
Referansestandarder
- Kalibreringsreferansesensorer
- Måle- og standardlaboratorier
- Kalibreringsmastere etter hverandre
- Høyeste nøyaktighet kreves
Overvåking av kritiske maskiner
- Permanent overvåking av høyverdig utstyr
- Atomkraftverk
- Stort turbomaskineri
- Der pålitelighet og nøyaktighet er avgjørende
Presisjonsmålinger
- Modal testing og strukturell dynamikk
- Forskning og utvikling
- Aksepttesting
- Målinger av kontraktsmessig verifisering
Vanskelige monteringssituasjoner
- Tynne metallplatekonstruksjoner
- Lettvekts maskinhus
- Fleksible monteringsflater
- Der basebelastning ville påvirke kompresjonssensorer
Ytelsesegenskaper
Frekvensområde
- Ligner på kompresjonsakselerometre
- Lavfrekvens: 0,5–5 Hz avhengig av design
- Høyfrekvens: til resonans (20–70 kHz avhengig av størrelse)
- Bruksområde veldig bredt
Amplitudeområde
- Vanligvis ±50 g til ±500 g
- Ligner på kompresjonsdesign
- Spesialiserte versjoner for høyere eller lavere rekkevidde
Temperaturytelse
- Standard: -50 til +120 °C
- Høytemperaturversjoner: opptil 175 °C
- Bedre termisk stabilitet enn kompresjon
- Lavere nullforskyvning med temperatur
Kostnadshensyn
Høyere kostnad
- Vanligvis 2–4 ganger kostnaden for kompresjonsakselerometre
- Mer kompleks produksjon
- Krever strengere toleranser
- Premium materialer og prosesser
Kostnadsbegrunnelse
- Kritiske applikasjoner der nøyaktighet er avgjørende
- Vanskelige monteringssituasjoner
- Referansestandarder og kalibrering
- Langsiktige permanente installasjoner
- Når målefeil koster penger
Utvalgskriterier
Velg skjærmodus når:
- Montering på tynne eller fleksible konstruksjoner
- Forventede temperaturoverganger
- Høyeste nøyaktighet kreves
- Referanse- eller kalibreringsapplikasjon
- Langsiktig permanent installasjon med kritisk stabilitet
Kompresjonsmodus tilstrekkelig når:
- Rutinemessig industriell overvåking
- Stive monteringsflater
- Budsjettbegrensninger
- Standard nøyaktighet tilstrekkelig
- Midlertidige målinger
Produsenter og modeller
- De fleste produsenter av akselerometere tilbyr skjærdesign
- Ofte betegnet som “premium”- eller “presisjons”-modeller
- Industrielle akselerometre: mange er skjærmodus
- IEPE- og lademodusversjoner er begge tilgjengelige
Skjærakselerometre representerer premiumnivået innen piezoelektriske vibrasjonssensorer, og tilbyr overlegen grunnbelastningsavvisning, termisk stabilitet og målenøyaktighet sammenlignet med kompresjonsdesign. Selv om den høyere kostnaden begrenser bruken til kritiske applikasjoner, er skjærmodussensorer det optimale valget når målekvalitet er avgjørende, monteringsforholdene utfordrende eller langsiktig stabilitet er avgjørende.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 