Tribo-elektrische ruis begrijpen

Definitie: Wat is tribo-elektrische ruis?

Tribo-elektrische ruis is een vorm van elektrische interferentie die trillingssignalen kan verontreinigen, met name die van piëzo-elektrische versnellingsmetersHet is een laagfrequent ruissignaal dat wordt gegenereerd wanneer de sensorkabel zelf wordt blootgesteld aan mechanische beweging, zoals buigen, rekken of stoten. Dit ruissignaal houdt geen verband met de daadwerkelijke trillingen van de te meten machine en kan daarom leiden tot aanzienlijke meetfouten als het niet goed wordt gecontroleerd.

De oorzaak: het tribo-elektrische effect

Het geluid wordt gegenereerd door de tribo-elektrisch effect, een fenomeen waarbij statische lading ontstaat wanneer twee verschillende materialen met elkaar in contact komen en vervolgens worden gescheiden. Een typische coaxiale accelerometerkabel bestaat uit een centrale geleider, een diëlektrische (isolerende) laag en een buitenste afscherming.

Wanneer de kabel wordt gebogen, wrijven het diëlektricum en de buitenmantel tegen elkaar, waardoor een kleine hoeveelheid statische lading ontstaat. Deze lading creëert een spanning die wordt opgepikt door de zeer gevoelige versterker die is aangesloten op de piëzo-elektrische sensor. Het resultaat is een laagfrequente "rumble" of een onechte spanningspiek in het trillingssignaal die niets te maken heeft met de trillingen van de machine.

Kenmerken van tribo-elektrische ruis

• Lage frequentie: Het geluid is voornamelijk een laagfrequent verschijnsel, dat zich doorgaans voordoet onder de 10 Hz.
• Onjuiste pieken: Het verschijnt vaak als willekeurige, hoog-amplitude pieken in de tijdgolfvorm.
• "Skipiste"-spectrum: In een FFT-spectrumkan het bijdragen aan een ‘ski-slope’-effect, waarbij de ruisvloer aan het lage frequentie-einde van het spectrum erg hoog is en vervolgens afneemt.
• Niet herhaalbaar: Het geluid loopt niet synchroon met de rotatie van de machine en is niet herhaalbaar tussen metingen.

Waarom is het een probleem?

Tribo-elektrische ruis kan de werkelijke laagfrequente trillingssignalen van een machine maskeren. Dit is een aanzienlijk probleem bij het analyseren van machines met een lage snelheid, waar belangrijke diagnostische informatie (zoals onbalans en verkeerde uitlijning bij 1x toerental) zich op deze lage frequenties bevindt. De ruis kan deze werkelijke signalen verbergen of ermee worden verward, wat leidt tot een verkeerde diagnose.

Hoe tribo-elektrische ruis te voorkomen

Tribo-elektrische ruis kan worden voorkomen door de juiste kabelselectie en installatietechnieken:

1. Gebruik kabels van hoge kwaliteit met weinig ruis: Gerenommeerde sensorfabrikanten bieden kabels met een lage ruis aan. Deze kabels hebben een speciale geleidende grafietlaag tussen het diëlektricum en de buitenmantel. Deze laag fungeert als een drain, voorkomt de opbouw van statische lading en vermindert het tribo-elektrische effect aanzienlijk.
2. Bevestig de kabel: Dit is de belangrijkste praktische stap. De kabel moet stevig worden vastgebonden of gelijmd aan het machineoppervlak, zo dicht mogelijk bij de sensor. Dit zorgt ervoor dat de kabel *mee* trilt met de machine in plaats van te buigen en onafhankelijk te bewegen. Losse lussen of loshangende kabeldelen zijn belangrijke bronnen van ruis.
3. Vermijd kabelimpact: Zorg ervoor dat de kabel niet in de buurt komt van bronnen van stoten of zweepslagen, zoals draaiende assen of andere bewegende machineonderdelen.
4. Goede aarding: Hoewel dit niet direct verband houdt met het tribo-elektrische effect, is het van essentieel belang dat de sensor en de bekabeling op de juiste manier geaard zijn volgens de instructies van de fabrikant. Zo voorkomt u andere vormen van elektrische ruis, zoals aardlussen.

Door het juiste type kabel te gebruiken en, nog belangrijker, ervoor te zorgen dat de kabel goed is bevestigd, kunnen de effecten van tribo-elektrische ruis vrijwel volledig worden geëlimineerd. Dit leidt tot schonere en betrouwbaardere gegevens over trillingen in de lage frequenties.

← Terug naar hoofdindex