Zrozumienie szumu tryboelektrycznego

Definicja: Czym jest szum tryboelektryczny?

Hałas tryboelektryczny jest formą zakłóceń elektrycznych, które mogą zanieczyszczać sygnały wibracyjne, szczególnie te pochodzące z elementów piezoelektrycznych akcelerometryJest to sygnał szumu o niskiej częstotliwości, który powstaje, gdy sam kabel czujnika jest poddawany ruchowi mechanicznemu, takiemu jak zginanie, uginanie lub uderzanie. Szum ten nie jest związany z rzeczywistymi drganiami mierzonej maszyny i dlatego może prowadzić do znacznych błędów pomiarowych, jeśli nie będzie odpowiednio kontrolowany.

Przyczyna: efekt tryboelektryczny

Hałas jest generowany przez efekt tryboelektrycznyZjawisko, w którym ładunek elektrostatyczny powstaje, gdy dwa różne materiały stykają się ze sobą, a następnie rozdzielają. Typowy kabel koncentryczny akcelerometru składa się z centralnego przewodnika, warstwy dielektrycznej (izolacyjnej) i zewnętrznego ekranu.

Podczas zginania kabla dielektryk i zewnętrzny ekran ocierają się o siebie, generując niewielki ładunek elektrostatyczny. Ładunek ten wytwarza napięcie, które jest wychwytywane przez bardzo czuły wzmacniacz podłączony do czujnika piezoelektrycznego. W rezultacie powstaje niskoczęstotliwościowy „dudnienie” lub niepożądany skok napięcia w sygnale wibracyjnym, niezwiązany z wibracjami maszyny.

Charakterystyka szumu tryboelektrycznego

• Niska częstotliwość: Szum jest zjawiskiem przeważnie o niskiej częstotliwości, występującym zwykle poniżej 10 Hz.
• Fałszywe kolce: Często pojawia się jako losowe, wysokoamplitudowe piki w przebieg czasowy.
• Spektrum „Stoku Narciarskiego”: W Widmo FFT, może to powodować efekt „stoku narciarskiego”, w którym poziom szumów jest bardzo wysoki w dolnym zakresie częstotliwości, a następnie spada.
• Nie można powtórzyć: Hałas nie jest synchroniczny z obrotem maszyny i nie powtarza się pomiędzy pomiarami.

Dlaczego to jest problem?

Szum tryboelektryczny może maskować rzeczywiste sygnały drgań o niskiej częstotliwości pochodzące z maszyny. Stanowi to poważny problem podczas analizy maszyn wolnoobrotowych, gdzie istotne informacje diagnostyczne (takie jak niewyważenie i niewspółosiowość przy 1X obr./min) są zlokalizowane przy tych niskich częstotliwościach. Szum może albo maskować te rzeczywiste sygnały, albo być z nimi mylony, co prowadzi do błędnej diagnozy.

Jak zapobiegać hałasowi tryboelektrycznemu

Zapobieganie hałasowi tryboelektrycznemu można osiągnąć poprzez właściwy dobór kabli i odpowiednie techniki instalacji:

1. Użyj kabla wysokiej jakości i o niskim poziomie szumów: Renomowani producenci czujników oferują kable o niskim poziomie szumów. Kable te posiadają specjalną, przewodzącą warstwę grafitu nałożoną pomiędzy dielektrykiem a zewnętrzną osłoną. Warstwa ta działa jak dren, zapobiegając gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych i znacząco redukując efekt tryboelektryczny.
2. Zabezpiecz kabel: To najważniejszy krok praktyczny. Kabel powinien być mocno przywiązany lub przyklejony do powierzchni maszyny, jak najbliżej czujnika. Dzięki temu kabel będzie wibrował *razem* z maszyną, a nie zginał się i poruszał niezależnie. Wszelkie luźne pętle lub zwisające fragmenty kabla są głównymi źródłami zakłóceń.
3. Unikaj uderzeń kabli: Należy upewnić się, że kabel jest poprowadzony z dala od źródeł uderzeń i wstrząsów, takich jak obracające się wały lub inne ruchome części maszyn.
4. Prawidłowe uziemienie: Choć nie jest to bezpośrednio związane ze zjawiskiem tryboelektrycznym, należy upewnić się, że czujnik i okablowanie są prawidłowo uziemione zgodnie z instrukcjami producenta, aby zapobiec innym formom zakłóceń elektrycznych, takim jak pętle uziemienia.

Dzięki zastosowaniu odpowiedniego typu kabla i, co najważniejsze, jego właściwemu zamocowaniu, wpływ szumu tryboelektrycznego można niemal całkowicie wyeliminować, co przekłada się na czystsze i bardziej wiarygodne dane dotyczące drgań o niskiej częstotliwości.

← Powrót do indeksu głównego