Inzicht in spanningsmodus-accelerometers
Definitie: Wat is een Voltage-Mode Accelerometer?
Spanningsmodus-accelerometer is een piëzo-elektrische versnellingsmeter Met ingebouwde signaalconditioneringselektronica die de hoogohmige lading van het piëzo-elektrische element omzet in een laagohmige spanningsuitgang. Deze term is in wezen synoniem met IEPE-versnellingsmeter (Integrated Electronics Piezo-Electric) en ICP® (Integrated Circuit Piezoelectric, een handelsmerk van PCB Piezotronics). De aanduiding "voltage-mode" benadrukt dat de output spanning is (meestal mV per g) in plaats van lading (pC per g), wat het onderscheidt van accelerometers met charge-mode.
Spanningsmodus-accelerometers zijn de overweldigende standaard geworden in de industriële trillingen Monitoring, goed voor meer dan 95% aan toepassingen dankzij hun eenvoud (geen externe versterker nodig), gebruiksgemak (eenvoudige twee-draadsverbinding) en kosteneffectiviteit. Het begrijpen dat Voltage-Mode, IEPE en ICP allemaal naar in wezen dezelfde technologie verwijzen, helpt bij het navigeren door productspecificaties en literatuur.
Belangrijkste kenmerken
Geïntegreerde elektronica
- Micro-elektronische versterker ingebouwd in sensorbehuizing
- Zet hoogohmige lading om in laagohmige spanning
- Gebruikt doorgaans een FET- of IC-versterker
- Aangedreven door constante stroom van meetinstrument
Uitvoerformaat
- Gevoeligheid: Meestal 10-1000 mV/g
- Gewoon: 100 mV/g industriestandaard
- Signaaltype: Wisselspanning evenredig met versnelling
- Impedantie: Laag ((< 100 ohm uitgangsimpedantie)
Energievereisten
- Constante stroom: 2-20 mA typisch (4 mA gemeenschappelijk)
- Voedingsspanning: 18-30 V DC
- Voorspanning: 8-12 VDC op uitgang
- Twee-draads: Stroom en signaal op dezelfde kabel
Voordelen
Systeemeenvoud
- Geen externe ladingversterker vereist
- Directe verbinding met instrument
- Lagere totale systeemkosten
- Verminderde complexiteit en faalpunten
Kabelcapaciteit
- Lage impedantie aandrijvingen lange kabels (tot 300m)
- Standaard goedkope coaxkabel
- Goede ruisonderdrukking
- Flexibele installatie
Gebruiksgemak
- Eenvoudige plug-and-play-bediening
- Minimale installatie vereist
- Gestandaardiseerde interface
- Breed compatibel met instrumenten
Vergelijking met de oplaadmodus
Voordelen van de spanningsmodus (IEPE).
- Eenvoudiger systeem (geen externe versterker)
- Lagere kosten
- Lange kabelcapaciteit
- Betere ruisonderdrukking
- Gemakkelijker te gebruiken
Voordelen van de oplaadmodus
- Hogere temperatuurbestendigheid (tot 650°C vs. 175°C)
- Stralingshardheid (nucleaire toepassingen)
- Geen actieve elektronica die kan falen
- Alleen gespecialiseerde toepassingen
Selectie
- Spanningsmodus: 95%+ van industriële toepassingen
- Oplaadmodus: Alleen bij een temperatuur > 175°C of aanwezigheid van straling
Algemene specificaties
Gevoeligheidsopties
- 10 mV/g: Hoge trillingen, schokken (bereik ±500 g)
- 50 mV/g: Algemeen doel (bereik ±100 g)
- 100 mV/g: Industriestandaard (bereik ±50 g)
- 500-1000 mV/g: Lage trillingen, precisie (bereik ±5-10 g)
Frequentierespons
- Lage frequentie: 0,5-5 Hz (-3 dB, AC-gekoppeld)
- Hoge frequentie: tot resonantie (10-70 kHz, afhankelijk van de grootte)
- Bruikbaar tot 1/3 resonantiefrequentie
Temperatuurclassificatie
- Standaard: -50 tot +120°C
- Verlengd: -50 tot +150°C
- Hoge temperatuur: -50 tot +175°C
- Boven 175°C: laadmodus vereist
Varianten en technologieën
Ontwerpvariaties
- Compressiemodus IEPE (meest gebruikelijk, economisch)
- Schuifmodus IEPE (premium, betere prestaties)
- Differentiële uitgang (betere common-mode-onderdrukking)
- Laag ruisniveau (ultralaag ruisniveau voor precisie)
Pakkettypen
- Industrieel (hermetisch afgesloten, robuust)
- Miniatuur (klein formaat voor toepassingen met beperkte ruimte)
- Triaxiaal (drie orthogonale assen in één pakket)
- Subminiatuur (< 10 gram)
Verduidelijking van terminologie
Equivalente termen
- Spanningsmodus: Generieke beschrijving
- IEPE: Geïntegreerde elektronica Piëzo-elektrisch (standaardterm)
- ICP®: Geïntegreerd piëzo-elektrisch circuit (handelsmerk PCB Piezotronics)
- CCLD: Constante stroomlijnaandrijving (term van Brüel & Kjær)
- Deltatron: Merknaam Brüel & Kjær
- Alle: Fundamenteel dezelfde technologie met ingebouwde elektronica en constante stroom
Beste praktijken
Selectie
- Gevoeligheid van 100 mV/g voor algemene machines
- Behuizing van industriële kwaliteit voor zware omstandigheden
- Geschikte temperatuurclassificatie voor toepassing
- Hermetisch afgesloten voor verontreinigde omgevingen
Installatie
- Stiftbevestiging voor hoogfrequente metingen
- Lijm voor semi-permanente installaties
- Magnetisch voor routeonderzoeken
- Juist montage cruciaal voor prestaties
Onderhoud
- Periodiek kalibratie (jaarlijks voor kritische)
- Kabelinspectie
- Montage verificatie
- Functiecontroles vóór kritische metingen
Voltage-mode accelerometers (IEPE/ICP) zijn de werkpaarden van moderne industriële trillingsbewaking. Ze combineren de voordelen van piëzo-elektrische transductie met geïntegreerde elektronica voor eenvoud en betrouwbaarheid. Hun dominantie in de branche weerspiegelt de optimale balans tussen prestaties, kosten en gebruiksgemak voor de overgrote meerderheid van de conditiebewakings- en diagnostische toepassingen voor roterende machines.