Czym jest akcelerometr piezoelektryczny? Czujnik drgań • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników Czym jest akcelerometr piezoelektryczny? Czujnik drgań • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników

Czym jest akcelerometr piezoelektryczny? Czujnik drgań

Opublikowane przez admin w dniu

Zrozumienie akcelerometrów piezoelektrycznych

Definicja: Czym jest akcelerometr piezoelektryczny?

Akcelerometr piezoelektryczny jest wibracja czujnik wykorzystujący efekt piezoelektryczny – w którym pewne kryształy generują ładunek elektryczny pod wpływem naprężeń mechanicznych – w celu konwersji drgań mechanicznych przyśpieszenie w sygnał elektryczny proporcjonalny do amplitudy drgań. Gdy czujnik jest przyspieszany, masa wewnętrzna (masa sejsmiczna) ściska lub rozciąga elementy kryształu piezoelektrycznego, generując ładunek elektryczny lub napięcie, które jest kondycjonowane i przekazywane jako sygnał pomiarowy.

Akcelerometry piezoelektryczne to najczęściej stosowane czujniki drgań w zastosowaniach przemysłowych ze względu na szeroki zakres częstotliwości (od 0,5 Hz do ponad 50 kHz), wysoką czułość, wytrzymałość i samoczynne generowanie (brak konieczności zewnętrznego zasilania samego elementu pomiarowego). Stanowią one podstawę nowoczesnych technologii. analiza drgań i programów monitorowania stanu.

Efekt piezoelektryczny

Zasada fizyczna

  • Niektóre kryształy (kwarc, turmalin) i ceramika (PZT, tytanian baru) są piezoelektryczne
  • Naprężenia mechaniczne generują ładunek elektryczny na powierzchniach kryształów
  • Ładunek proporcjonalny do przyłożonej siły
  • Efekt odwracalny (przyłożenie napięcia powoduje odkształcenie)
  • Samogenerujące (nie potrzeba prądu do generowania ładunku)

W akcelerometrze

  1. Wibracje przyspieszają podstawę i obudowę czujnika
  2. Wewnętrzna masa sejsmiczna doświadcza siły (F = m × a)
  3. Siła ściska kryształ piezoelektryczny
  4. Kryształ generuje ładunek proporcjonalny do siły (a zatem przyspieszenia)
  5. Ładunek zebrany na elektrodach i przekształcony w mierzalny sygnał

Rodzaje akcelerometrów piezoelektrycznych

Według projektu wewnętrznego

Rodzaj kompresji

  • Najczęstszy projekt
  • Kryształ ściśnięty pomiędzy masą a podstawą
  • Wytrzymały, szeroki zakres temperatur
  • Dobre do trudnych warunków

Typ ścinania

  • Kryształ ścinany przez ruch masy
  • Doskonała izolacja odkształceń bazowych
  • Lepsza odpowiedź w zakresie niskich częstotliwości
  • Mniejsza wrażliwość na przejściowe zmiany temperatury
  • Najwyższa wydajność

Typ giętki (zginany)

  • Kryształ w konfiguracji zginanej
  • Możliwa wysoka czułość
  • Mniej powszechne w zastosowaniach przemysłowych

Według typu elektroniki

Tryb ładowania

  • Wyjściem jest ładunek (pikokolumby)
  • Wymaga zewnętrznego wzmacniacza ładunku
  • Możliwość pracy w ekstremalnych temperaturach (do 650°C)
  • Wyjście o wysokiej impedancji (wrażliwe na kabel)
  • Specjalistyczne aplikacje

IEPE/ICP (tryb napięciowy)

  • Wbudowana elektronika zamienia ładunek na napięcie
  • IEPE jest standardem branżowym
  • Wyjście o niskiej impedancji
  • Prosta łączność
  • 95%+ zastosowań przemysłowych

Specyfikacje wydajności

Wrażliwość

  • Wydajność na jednostkę przyspieszenia (mV/g, pC/g)
  • Typowo: 10–100 mV/g dla IEPE; 1–100 pC/g dla trybu ładowania
  • Wyższa czułość = lepsza rozdzielczość, ale mniejszy zasięg
  • Wybór na podstawie oczekiwanych poziomów drgań

Zakres częstotliwości

  • Niska częstotliwość: 0,5-5 Hz w zależności od elektroniki
  • Wysoka częstotliwość: 5-50 kHz do rezonansu
  • Zakres użytkowy: Zwykle do 1/3 częstotliwości rezonansowej
  • Montaż wpływa na: Metoda montażu ogranicza odpowiedź wysokich częstotliwości

Zakres amplitudy

  • Zastosowanie ogólne: ±50g do ±500g
  • Wysoka czułość: ±5g do ±50g
  • Czujniki wstrząsów: ±500g do ±10 000g
  • Nie może przekroczyć zasięgu (przycinanie, uszkodzenia)

Kryteria wyboru

Do ogólnego monitorowania maszyn

  • Akcelerometr IEPE 100 mV/g
  • Zakres ±50g
  • Zakres częstotliwości 1 Hz – 10 kHz
  • Zakres temperatur przemysłowych (od -40 do +120°C)
  • Hermetycznie zamknięte

Do wykrywania wad łożysk

  • Wyższa częstotliwość odpowiedzi (do 20+ kHz)
  • Umiarkowana czułość (10-50 mV/g)
  • Szeroki zakres dynamiki
  • Montaż na kołku zapewniający najlepsze sprzężenie o wysokiej częstotliwości

Do zastosowań w wysokich temperaturach

  • Tryb IEPE wysokotemperaturowy (do 175°C) lub tryb ładowania (do 650°C)
  • Specjalne mocowanie i okablowanie
  • Może wiązać się z poświęceniem wydajności w celu uzyskania odpowiedniej temperatury

Montaż i instalacja

Rosnący wpływ na wydajność

  • Mocowanie na szpilce: Najlepszy (płaski do 10+ kHz)
  • Klej: Dobra (płaska do 7-8 kHz)
  • Magnetyczny: Dopuszczalne (płaskie do 2-3 kHz)
  • Sonda/urządzenie ręczne: Słaby (ograniczony do niskich częstotliwości, jakościowy)

Wymagania instalacyjne

  • Czysta, płaska powierzchnia montażowa
  • Prawidłowy moment dokręcania dla montażu kołków
  • Cienka, równomierna warstwa kleju
  • Podstawa magnetyczna w pełni osadzona
  • Kabel zabezpieczony przed wyrwaniem

Akcelerometry piezoelektryczne, szczególnie typu IEPE, stanowią podstawę przemysłowego monitoringu drgań. Połączenie szerokiej odpowiedzi częstotliwościowej, wysokiej czułości, wytrzymałości i (w przypadku IEPE) prostoty sprawia, że są one preferowanym czujnikiem do monitorowania stanu, diagnostyki i wyważania w zdecydowanej większości zastosowań maszyn wirujących na całym świecie.

← Powrót do indeksu głównego

Kategorie:
WhatsApp