Wat is een piëzo-elektrische accelerometer? Trillingssensor • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is een piëzo-elektrische accelerometer? Trillingssensor • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat is een piëzo-elektrische accelerometer? Trillingssensor

Gepubliceerd door admin op

Piëzo-elektrische accelerometers begrijpen

Definitie: Wat is een piëzo-elektrische accelerometer?

Piëzo-elektrische accelerometer is een trillingen sensor die gebruikmaakt van het piëzo-elektrische effect, waarbij bepaalde kristallen een elektrische lading genereren wanneer ze mechanisch worden belast, om mechanische versnelling in een elektrisch signaal evenredig met de trillingsamplitude. Wanneer de sensor een versnelling ervaart, comprimeert of rekt een interne massa (seismische massa) piëzo-elektrische kristalelementen, waardoor een elektrische lading of spanning ontstaat die wordt geconditioneerd en als meetsignaal wordt gegenereerd.

Piëzo-elektrische accelerometers zijn de meest gebruikte trillingssensoren in industriële toepassingen vanwege hun brede frequentiebereik (0,5 Hz tot 50+ kHz), hoge gevoeligheid, robuustheid en zelfgenererende aard (waardoor er geen externe stroombron nodig is voor het sensorelement zelf). Ze vormen de basis van moderne trillingsanalyse en toestandbewakingsprogramma's.

Piëzo-elektrisch effect

Fysisch principe

  • Bepaalde kristallen (kwarts, toermalijn) en keramiek (PZT, bariumtitanaat) zijn piëzo-elektrisch
  • Mechanische spanning genereert elektrische lading op kristaloppervlakken
  • Lading evenredig met de uitgeoefende kracht
  • Omkeerbaar effect (het aanleggen van spanning veroorzaakt vervorming)
  • Zelfgenererend (geen stroom nodig voor het genereren van lading)

In versnellingsmeter

  1. Trillingen versnellen sensorbasis en behuizing
  2. Interne seismische massa ondervindt kracht (F = m × a)
  3. Kracht comprimeert piëzo-elektrisch kristal
  4. Kristal genereert lading evenredig met de kracht (en dus de versnelling)
  5. Lading verzameld op elektroden en omgezet in meetbaar signaal

Soorten piëzo-elektrische accelerometers

Door intern ontwerp

Compressietype

  • Meest voorkomende ontwerp
  • Kristal samengeperst tussen massa en basis
  • Robuust, breed temperatuurbereik
  • Geschikt voor zware omstandigheden

Schuiftype

  • Kristal afgescheurd door massabeweging
  • Uitstekende basisspanningsisolatie
  • Betere lage frequentierespons
  • Minder gevoelig voor temperatuurschommelingen
  • Premium prestaties

Buigtype (buigtype)

  • Kristal in buigconfiguratie
  • Hoge gevoeligheid mogelijk
  • Minder gebruikelijk in industriële toepassingen

Op elektronicatype

Oplaadmodus

  • Uitvoer is lading (picocoulombs)
  • Vereist externe laadversterker
  • Extreme temperatuurbestendigheid (tot 650°C)
  • Hoge impedantie-uitgang (gevoelig voor kabel)
  • Gespecialiseerde toepassingen

IEPE/ICP (spanningsmodus)

  • Ingebouwde elektronica zet lading om in spanning
  • IEPE is de industriestandaard
  • Lage impedantie-uitgang
  • Eenvoudige connectiviteit
  • 95%+ van industriële toepassingen

Prestatiespecificaties

Gevoeligheid

  • Uitvoer per eenheid versnelling (mV/g, pC/g)
  • Typisch: 10-100 mV/g voor IEPE; 1-100 pC/g voor de laadmodus
  • Hogere gevoeligheid = betere resolutie maar lager bereik
  • Selectie op basis van verwachte trillingsniveaus

Frequentiebereik

  • Lage frequentie: 0,5-5 Hz, afhankelijk van de elektronica
  • Hoge frequentie: 5-50 kHz tot resonantie
  • Bruikbaar bereik: Meestal tot 1/3 van de resonantiefrequentie
  • Beïnvloedt de montage: Montagemethode beperkt hoogfrequente respons

Amplitudebereik

  • Algemeen doel: ±50 g tot ±500 g
  • Hoge gevoeligheid: ±5g tot ±50g
  • Schoksensoren: ±500 g tot ±10.000 g
  • Mag het bereik niet overschrijden (clipping, schade)

Selectiecriteria

Voor algemene machinebewaking

  • 100 mV/g IEPE-accelerometer
  • ±50g bereik
  • Frequentiebereik 1 Hz – 10 kHz
  • Industriële temperatuurclassificatie (-40 tot +120°C)
  • Hermetisch afgesloten

Voor het detecteren van lagerdefecten

  • Hogere frequentierespons (tot 20+ kHz)
  • Matige gevoeligheid (10-50 mV/g)
  • Breed dynamisch bereik
  • Stiftmontage voor de beste hoogfrequentkoppeling

Voor toepassingen met hoge temperaturen

  • Hoge temperatuur IEPE (tot 175°C) of laadmodus (tot 650°C)
  • Speciale montage en bekabeling
  • Kan een deel van de prestaties opofferen voor temperatuurcapaciteit

Montage en installatie

Toenemende effecten op prestaties

  • Stiftbevestiging: Beste (vlak tot 10+ kHz)
  • Lijm: Goed (vlak tot 7-8 kHz)
  • Magnetisch: Aanvaardbaar (vlak tot 2-3 kHz)
  • Sonde/Handheld: Slecht (beperkt tot lage frequenties, kwalitatief)

Installatievereisten

  • Schoon, vlak montageoppervlak
  • Juiste koppel voor montage van de noppen
  • Dunne, gelijkmatige lijmlaag
  • Magnetische basis volledig geplaatst
  • Kabel vastgezet om trekken te voorkomen

Piëzo-elektrische accelerometers, met name IEPE-types, vormen de ruggengraat van industriële trillingsbewaking. Hun combinatie van een brede frequentierespons, hoge gevoeligheid, robuustheid en (voor IEPE) eenvoud maakt ze de sensor bij uitstek voor conditiebewaking, diagnostiek en balancering in de overgrote meerderheid van roterende machinetoepassingen wereldwijd.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën: GlossariumMeting
WhatsApp