Zrozumienie czułości czujnika
Definicja: Czym jest wrażliwość?
Wrażliwość to stosunek sygnału wyjściowego czujnika do mierzonej wielkości fizycznej wejściowej, reprezentujący wzmocnienie lub współczynnik konwersji czujnika. Dla wibracja czujniki, czułość określa, ile prądu elektrycznego (napięcia lub ładunku) jest wytwarzane na jednostkę drgań (przyspieszenia, prędkości lub przemieszczenie). Wyższa czułość oznacza większy sygnał wyjściowy dla danego poziomu drgań, co zapewnia lepszą rozdzielczość i stosunek sygnału do szumu, ale ogranicza maksymalny zakres pomiaru przed nasyceniem sygnału wyjściowego czujnika.
Czułość to podstawowa wartość, która musi być znana, aby przeliczyć napięcie wyjściowe czujnika na mierzalne jednostki drgań. Jest ona określana podczas produkcji. kalibrowanie, udokumentowane w certyfikatach kalibracji i stosowane we wszystkich obliczeniach drgań. Zrozumienie kompromisów w zakresie czułości umożliwia właściwy dobór czujnika do konkretnych wymagań pomiarowych.
Jednostki czułości według typu czujnika
Akcelerometry
Tryb IEPE/napięciowy
- Jednostki: mV/g (miliwolty na g przyspieszenia)
- Wartości typowe: 10-1000 mV/g
- Standard: 100 mV/g najczęściej
- Wysoka czułość: 500-1000 mV/g (zastosowania o niskich wibracjach)
- Niska czułość: 10-50 mV/g (silne wibracje, zastosowania wstrząsowe)
Tryb ładowania
- Jednostki: pC/g (pikokolumbów na g)
- Wartości typowe: 1-1000 pC/g
- Ogólne zastosowanie: 10-50 pC/g pospolite
Czujniki prędkości
- Jednostki: mV na cal/s lub mV na mm/s
- Typowy: 100 mV/cale/s lub ~4000 mV/mm/s
- Jednostki alternatywne: V na m/s
Sondy przemieszczenia
- Jednostki: mV/mil lub V/mm
- Typowy: 200 mV/mil lub 7,87 V/mm (sondy prądów wirowych)
- Skalibrowano: Dla konkretnego materiału docelowego i zakresu szczelin
Kompromisy wrażliwości
Wysoka czułość (100-1000 mV/g)
Zalety
- Duży sygnał wyjściowy zapewniający niskie wibracje
- Lepsza rozdzielczość (możliwość wykrywania małych zmian)
- Lepszy stosunek sygnału do szumu
- Dobre dla maszyn o niskim poziomie wibracji
Wady
- Ograniczony zakres dynamiki (nasycenie przy niższych wibracjach)
- Typowy zakres: ±5g do ±50g
- Nie nadaje się do zastosowań narażonych na duże wibracje lub wstrząsy
Niska czułość (10-50 mV/g)
Zalety
- Szeroki zakres dynamiki
- Możliwość pomiaru wysokich drgań (±100 g do ±10 000 g)
- Nadaje się do wstrząsów i uderzeń
- Nie ulega nasyceniu w warunkach wysokich wibracji
Wady
- Mniejsza moc wyjściowa zapewniająca niskie wibracje
- Niższy stosunek sygnału do szumu
- Zmniejszona rozdzielczość
- Może nie zauważyć małych zmian wibracji
Wybór czułości
Na podstawie aplikacji
Niski poziom wibracji (< 5 mm/s)
- Użyj wysokiej czułości (100-500 mV/g)
- Maszyny precyzyjne, urządzenia wolnoobrotowe
- Potrzeba dobrego rozwiązania dla małych zmian
Umiarkowane wibracje (5-20 mm/s)
- Czułość standardowa (50-100 mV/g)
- Maszyny przemysłowe ogólne
- Najczęstszy zakres zastosowań
Wysokie wibracje (> 20 mm/s)
- Niska czułość (10-50 mV/g)
- Zapobiegaj nasyceniu
- Kruszarki, młyny, urządzenia o dużym niewyważeniu
Wstrząs i uderzenie
- Bardzo niska czułość (1-10 mV/g)
- Pomiar z dokładnością ±1000g lub większą
- Testy uderzeniowe, testy zderzeniowe
Wpływ na pomiary
Poziom sygnału
- Wyższa czułość → większe napięcie sygnału
- Lepiej wykorzystuje zakres wejściowy instrumentu
- Poprawiona rozdzielczość
- Ale ogranicza maksymalne mierzalne drgania
Zakres dynamiczny
- Zakres od szumu bazowego do nasycenia
- Wysoka czułość: wąski zakres (dobry dla małych sygnałów)
- Niska czułość: szeroki zakres (dobry dla sygnałów zmiennych)
- Kompromis między rozdzielczością a zasięgiem
Wydajność hałasu
- Szum własny czujnika (szum elektryczny w elektronice)
- Wyższa czułość = lepszy stosunek sygnału do szumu przy niskich wibracjach
- Szum staje się bardziej znaczący przy niższej czułości
Kalibracja i weryfikacja
Kalibracja fabryczna
- Nowe czujniki skalibrowane w fabryce
- Czułość oznaczona na czujniku lub certyfikacie
- Tolerancja typowo ±5-10%
- Należy to sprawdzić przed użyciem krytycznym
Okresowa ponowna kalibracja
- Wrażliwość może z czasem ulec zmianie
- Ponowna kalibracja coroczna lub zgodnie z harmonogramem
- Zaktualizowana czułość z certyfikatu kalibracji
- Wprowadź dane do instrumentu lub zastosuj poprawki
Weryfikacja terenowa
- Kalibrator ręczny zapewnia znane drgania
- Sprawdź, czy dane wyjściowe czujnika są zgodne z oczekiwanymi (czułość × dane wejściowe)
- Szybka kontrola przed pomiarami krytycznymi
Powiązane specyfikacje
Zakres pomiaru
- Maksymalny poziom drgań, jaki może zmierzyć czujnik
- Odwrotnie powiązane z wrażliwością
- Przykład: 100 mV/g z wyjściem ±5V → zakres ±50g
Rezolucja
- Najmniejsza wykrywalna zmiana wibracji
- Ograniczone przez hałas i digitalizację
- Wyższa czułość oznacza zazwyczaj lepszą rozdzielczość
Liniowość
- Jak stała jest czułość w całym zakresie pomiarowym
- Dobre czujniki: < 1% odchylenie od liniowego
- Określono jako błąd pełnej skali %
Rozważania praktyczne
Dopasowanie wejścia instrumentu
- Zakres wejściowy instrumentu musi odpowiadać sygnałowi wyjściowemu czujnika
- Przykład: czujnik 100 mV/g × drgania 50g = wyjście 5V (musi pasować do wejścia instrumentu ±5V)
- Regulowane wzmocnienia wejściowe umożliwiają dostosowanie do różnych czułości
Wiele czujników
- Wykorzystanie czujników o różnej czułości w jednym programie
- Należy skonfigurować instrument dla każdego czujnika
- Błąd, jeśli wprowadzono nieprawidłową czułość
- Standaryzacja jednej czułości upraszcza operacje
Czułość czujnika to podstawowa wartość, która definiuje konwersję drgań fizycznych na sygnał elektryczny. Zrozumienie jednostek czułości, kryteriów wyboru opartych na oczekiwanych poziomach drgań oraz prawidłowego wprowadzania czułości do przyrządów pomiarowych jest niezbędne do dokładnych pomiarów drgań, właściwego doboru czujnika i uniknięcia błędów pomiarowych wynikających z niedopasowania czułości lub nasycenia.
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 