Zrozumienie przetworników sejsmicznych
Definicja: Czym jest przetwornik sejsmiczny?
Przetwornik sejsmiczny (nazywany również czujnikiem sejsmicznym lub przetwornikiem bezwładnościowym) jest wibracja Czujnik wykorzystujący wewnętrzną masę sejsmiczną (masę próbną) zawieszoną na sprężynach lub innych podatnych elementach jako bezwładnościowy punkt odniesienia do pomiaru ruchu bezwzględnego podstawy czujnika. Gdy obudowa czujnika drga, masa bezwładna ma tendencję do pozostawania nieruchomo w przestrzeni (powyżej częstotliwości drgań własnych układu masa-sprężyna), a względny ruch między drgającą obudową a względnie nieruchomą masą jest mierzony i przekształcany na sygnał elektryczny reprezentujący drgania.
Termin “sejsmiczny” pochodzi od pomiaru trzęsień ziemi (sejsmometrów), gdzie po raz pierwszy zastosowano tę zasadę – zawieszona masa pozostaje względnie nieruchoma, podczas gdy grunt pod nią się porusza. W monitorowaniu maszyn oba przetworniki prędkości oraz akcelerometry są przetwornikami sejsmicznymi, choć termin ten najczęściej kojarzy się z czujnikami prędkości.
Zasada działania
Układ masa-sprężyna-tłumik
- Masa sejsmiczna: Zawieszony wewnątrz obudowy czujnika
- Wiosna: Sprężyny mechaniczne lub elementy giętkie podtrzymujące masę
- Tłumienie: Tłumienie powietrzne, magnetyczne lub płynne
- Transdukcja: Ruch względny przekształcony na sygnał elektryczny
Obszary odpowiedzi częstotliwościowej
- Poniżej częstotliwości naturalnej: Masa i mieszkania przemieszczają się razem (słaba reakcja)
- Przy częstotliwości naturalnej: Rezonans (wzmocniony, ale zniekształcony)
- Powyżej częstotliwości naturalnej: Masa stacjonarna, obudowa wibruje (dobry obszar pomiaru)
- Zakres użytkowy: Zwykle > 2× częstotliwość drgań własnych
Rodzaje przetworników sejsmicznych
Przetworniki prędkości (cewki ruchome)
- Magnes zawieszony na sprężynach wewnątrz cewki
- Prędkość względna generuje napięcie (indukcję elektromagnetyczną)
- Częstotliwość naturalna zazwyczaj 8-15 Hz
- Można używać powyżej 16-30 Hz
- Bezpośrednio mierzy prędkość
Akcelerometry
- Piezoelektryczny:Kryształ piezoelektryczny wyczuwa siłę masy
- MEMS: Czujnik pojemnościowy lub piezorezystancyjny
- Wyższa częstotliwość naturalna (10-30 kHz)
- Można używać od ~1 Hz w górę
- Mierzy przyspieszenie
Czujniki sejsmiczne i niesejsmiczne
Czujniki sejsmiczne (odniesienie bezwładnościowe)
- Akcelerometry, przetworniki prędkości
- Pomiar ruchu absolutnego
- Zamontowany na konstrukcji wibracyjnej
- Masa wewnętrzna zapewnia odniesienie
- Najczęściej stosowane do monitorowania maszyn
Czujniki niesejsmiczne (odniesienie zewnętrzne)
- Sondy zbliżeniowe (prąd wirowy)
- Pomiar ruchu względnego między dwiema powierzchniami
- Wymaga stałego punktu mocowania
- Pomiar ruchu wału względem łożyska
- Stosowany do pomiaru drgań wału
Zalety projektowania sejsmicznego
Samodzielne odniesienie
- Nie potrzeba żadnych zewnętrznych odniesień
- Możliwość montażu w dowolnym miejscu na konstrukcji wibracyjnej
- Mierzy ruch absolutny w przestrzeni inercyjnej
Wszechstronność
- Pojedynczy typ czujnika do wielu zastosowań
- Instalacja tymczasowa lub stała
- Przenośny między maszynami
Ograniczenia
Ograniczenia odpowiedzi częstotliwościowej
- Nie można wiarygodnie zmierzyć częstotliwości naturalnej poniżej ~2×
- Przetworniki prędkości są słabe poniżej 15-20 Hz
- Kompromis: niska częstotliwość własna (dobra odpowiedź w zakresie niskich częstotliwości) w porównaniu z dużym rozmiarem
Środki dotyczące ruchu mieszkaniowego
- Dokonuje pomiaru obudowy łożyska, a nie bezpośrednio wału
- Drgania obudowy ≠ drgania wału (wpływające na sztywność łożyska, konstrukcję)
- Do bezpośredniego ruchu wału potrzebne są sondy zbliżeniowe
Aplikacje
Monitorowanie stanu maszyn
- Pomiary obudów łożysk
- Ogólny trend wibracji
- Wada łożyska wykrywanie
- Ogólna diagnostyka maszyn
Wibracje strukturalne
- Wibracje budynków i fundamentów
- Monitoring sejsmiczny (trzęsienia ziemi)
- Wibracje gruntu spowodowane maszynami
Analiza modalna
- Pomiar reakcji strukturalnej na uderzenia
- Określanie częstotliwości drgań własnych i kształtów modów
- Pomiary funkcji transferu
Przetworniki sejsmiczne, wykorzystujące masy wewnętrzne jako bezwładnościowe punkty odniesienia, stanowią podstawę pomiaru drgań w monitorowaniu maszyn wirujących. Zrozumienie zasady sejsmicznej – w jaki sposób masy zawieszone umożliwiają pomiar ruchu bezwzględnego – wyjaśnia zarówno możliwości, jak i ograniczenia akcelerometrów i przetworników prędkości, będących podstawą przemysłowych programów analizy drgań.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 