Wat is een accelerometer? Een handleiding voor trillingsanalyse

Definitie: De kern van trillingsmeting

Een versnellingsmeter Een omvormer (of sensor) die mechanische beweging, met name versnelling door trillingen of schokken, omzet in een proportioneel elektrisch signaal. Het is de meest gebruikte sensor op het gebied van voorspellend onderhoud en conditiebewaking. Door de versnelling van machinecomponenten te meten, levert een accelerometer de ruwe data die nodig zijn om een breed scala aan mechanische en elektrische storingen te diagnosticeren, van lagerdefecten tot onbalans en verkeerde uitlijning.

Hoe werken accelerometers? Het piëzo-elektrische principe

Hoewel er verschillende typen accelerometers bestaan, is de overgrote meerderheid die wordt gebruikt voor het monitoren van industriële machines gebaseerd op de piëzo-elektrisch effectHier is een vereenvoudigde uitleg van hoe ze werken:

1. Piëzo-elektrisch kristal: In de accelerometer bevindt zich een kleine massa die bevestigd is aan een piëzo-elektrisch kristal (vaak een soort keramiek zoals PZT).
2. Kracht uitoefenen: Wanneer de machine trilt, beweegt de sensorbehuizing mee. Door de traagheid verzet de interne massa zich tegen deze beweging en oefent een kracht uit op het kristal.
3. Een signaal genereren: Het piëzo-elektrische kristal heeft een unieke eigenschap: wanneer het wordt samengedrukt of belast, genereert het een kleine elektrische lading (een spanning) die recht evenredig is met de uitgeoefende kracht.
4. Uitgang: Dit spanningssignaal wordt vervolgens door interne elektronica geconditioneerd en via een kabel naar een datacollector of monitoringsysteem verzonden. Het uitgangssignaal is een analoge weergave van de versnelling van de machine op dat punt.

Soorten accelerometers

Voor verschillende toepassingen zijn verschillende typen accelerometers nodig, elk met zijn eigen sterke punten.

Accelerometers voor algemeen gebruik

Dit zijn de werkpaarden van industriële monitoring. Ze hebben doorgaans een gevoeligheid van 100 mV/g en een frequentiebereik dat geschikt is voor de meest voorkomende machines zoals pompen, motoren en ventilatoren (bijvoorbeeld van 2 Hz tot 10 kHz).

MEMS-accelerometers

Micro-elektromechanische systemen (MEMS)-accelerometers zijn sensoren op siliciumbasis. Ze zijn zeer klein, energiezuinig en kosteneffectief. Hoewel ze traditioneel minder gevoelig zijn dan piëzo-elektrische sensoren, worden moderne MEMS-sensoren snel verbeterd en worden ze veel gebruikt in draagbare elektronica, automobieltoepassingen en sommige goedkopere conditiebewakingssystemen.

Piëzoresistieve accelerometers

Deze sensoren worden gebruikt voor schoktesten en het meten van laagfrequente bewegingen. Ze kunnen meten tot 0 Hz (DC-versnelling), wat handig is voor toepassingen zoals het meten van de constante versnelling in een centrifuge.

Hoogfrequente accelerometers

Speciaal ontworpen voor het detecteren van hoogfrequente storingen, zoals beginnende tandwiel- en lagerdefecten. Ze hebben een kleinere massa en een hogere resonantiefrequentie, waardoor ze trillingen tot 20 kHz of meer nauwkeurig kunnen meten.

Belangrijkste specificaties en selectie

Bij het kiezen van een accelerometer houden ingenieurs rekening met verschillende belangrijke parameters:

• Gevoeligheid (mV/g): Een hogere gevoeligheid produceert een sterker signaal, wat beter is voor het meten van trillingen op een laag niveau. Een gangbare standaard is 100 mV/g.
• Frequentiebereik: Het frequentiebereik dat de sensor nauwkeurig kan meten. Dit moet overeenkomen met de verwachte foutfrequenties van de machine.
• Temperatuurbereik: De sensor moet bestand zijn tegen de bedrijfstemperatuur van het machineoppervlak waarop deze is gemonteerd.
• Montagemethode: De manier waarop de sensor aan de machine wordt bevestigd (studmontage, lijm, magneet) heeft een grote invloed op de nauwkeurigheid van hoogfrequente metingen. Een studmontage biedt de beste verbinding en frequentierespons.

Toepassingen in conditiebewaking

Accelerometers zijn essentieel voor vrijwel alle trillingsanalysetaken, waaronder:

• Predictieve onderhoudsprogramma's: Routinematige trillingsgegevens verzamelen om de gezondheid van machines in kaart te brengen en storingen te voorspellen.
• Foutdiagnose: Specifieke problemen identificeren, zoals onbalans, verkeerde uitlijning, losheid en slijtage van lagers.
• Acceptatietesten: Controleren of nieuwe of gerepareerde machines voldoen aan de trillingsspecificaties.
• Modale analyse: Het bestuderen van de natuurlijke frequenties en modusvormen van een constructie.

← Terug naar hoofdindex