Entendendo os acelerômetros de modo de tensão
Definição: O que é um acelerômetro de modo de tensão?
Acelerômetro de modo de tensão é um acelerômetro piezoelétrico com eletrônica de condicionamento de sinal integrada que converte a carga de alta impedância do elemento piezoelétrico em uma saída de tensão de baixa impedância. Este termo é essencialmente sinônimo de Acelerômetro IEPE (Eletrônica Integrada Piezoelétrica) e ICP® (Circuito Integrado Piezoelétrico, uma marca registrada da PCB Piezotronics). A designação "modo de tensão" enfatiza que a saída é de tensão (tipicamente mV por g) em vez de carga (pC por g), diferenciando-a dos acelerômetros de modo de carga.
Os acelerômetros de modo de tensão tornaram-se o padrão predominante na indústria. vibração O monitoramento, que abrange mais de 951.000 aplicações devido à sua simplicidade (não requer amplificador externo), facilidade de uso (conexão simples de dois fios) e custo-benefício. Compreender que os termos "modo de tensão", "IEPE" e "ICP" referem-se essencialmente à mesma tecnologia facilita a compreensão das especificações e da documentação dos produtos.
Características principais
Eletrônica Integrada
- Amplificador microeletrônico integrado à carcaça do sensor
- Converte carga de alta impedância em tensão de baixa impedância.
- Normalmente utiliza amplificadores FET ou CI.
- Alimentado por corrente constante proveniente de um instrumento de medição.
Formato de saída
- Sensibilidade: Normalmente 10-1000 mV/g
- Comum: Padrão da indústria de 100 mV/g
- Tipo de sinal: Tensão CA proporcional à aceleração
- Impedância: Baixo (< 100 ohms de impedância de saída)
Requisitos de energia
- Corrente constante: 2-20 mA típico (4 mA comum)
- Tensão de alimentação: 18-30 VCC
- Tensão de polarização: 8-12 VCC na saída
- Dois fios: Alimentação e sinal no mesmo cabo
Vantagens
Simplicidade do sistema
- Sem externo amplificador de carga obrigatório
- Conexão direta ao instrumento
- Redução do custo total do sistema
- Complexidade e pontos de falha reduzidos
Capacidade do cabo
- Acionamentos de baixa impedância para cabos longos (até 300m)
- Cabo coaxial padrão e barato
- Boa imunidade a ruídos
- Instalação flexível
Facilidade de uso
- Operação simples do tipo "plug-and-play"
- Configuração mínima necessária
- Interface padronizada
- Amplamente compatível com instrumentos.
Comparação com o Modo de Carregamento
Vantagens do modo de tensão (IEPE)
- Sistema mais simples (sem amplificador externo)
- Menor custo
- Capacidade de cabo longo
- Melhor imunidade a ruídos
- Mais fácil de usar
Vantagens do Modo de Carregamento
- Maior capacidade de suportar temperaturas elevadas (até 650°C em vez de 175°C)
- Resistência à radiação (aplicações nucleares)
- Sem componentes eletrônicos ativos sujeitos a falhas.
- Somente para aplicações especializadas
Seleção
- Modo de tensão: 95%+ de aplicações industriais
- Modo de carregamento: Somente quando a temperatura for superior a 175 °C ou houver presença de radiação.
Especificações comuns
Opções de sensibilidade
- 10 mV/g: Alta vibração, choque (faixa de ±500g)
- 50 mV/g: Uso geral (faixa de ±100g)
- 100 mV/g: Padrão da indústria (faixa de ±50g)
- 500-1000 mV/g: Baixa vibração, precisão (faixa de ±5-10g)
Resposta de frequência
- Baixa frequência: 0,5-5 Hz (-3 dB, acoplado em CA)
- Alta frequência: até a ressonância (10-70 kHz, dependendo do tamanho)
- Utilizável até 1/3 da frequência de ressonância.
Classificação de temperatura
- Padrão: -50 a +120°C
- Versão estendida: -50 a +150°C
- Alta temperatura: -50 a +175°C
- Acima de 175 °C: modo de carregamento necessário
Variantes e Tecnologias
Variações de design
- IEPE em modo de compressão (mais comum, econômico)
- Modo de cisalhamento IEPE (premium, melhor desempenho)
- Saída diferencial (melhor rejeição de modo comum)
- Baixo ruído (nível de ruído ultrabaixo para maior precisão)
Tipos de embalagem
- Industrial (hermeticamente fechado, robusto)
- Miniatura (tamanho pequeno para aplicações com espaço limitado)
- Triaxial (três eixos ortogonais em um único pacote)
- Subminiatura (< 10 gramas)
Esclarecimento de terminologia
Termos Equivalentes
- Modo de tensão: Descritor genérico
- IEPE: Eletrônica Integrada Piezoelétrica (termo padrão)
- ICP®: Circuito Integrado Piezoelétrico (marca registrada PCB Piezotronics)
- CCLD: Unidade de linha de corrente constante (termo Brüel & Kjær)
- Deltatron: marca Brüel & Kjær
- Todos: Fundamentalmente a mesma tecnologia com eletrônica integrada e alimentação de corrente constante.
Melhores Práticas
Seleção
- Sensibilidade de 100 mV/g para máquinas em geral.
- Caixa de nível industrial para ambientes extremos
- Classificação de temperatura adequada para a aplicação.
- Selado hermeticamente para ambientes contaminados
Instalação
- Suporte de fixação para medições de alta frequência
- Adesivo para instalações semipermanentes
- Ímã para levantamentos de rotas
- Apropriado montagem crítico para o desempenho
Manutenção
- Periódico calibração (anualmente para casos críticos)
- Inspeção de cabos
- Verificação de montagem
- Verificações de funcionamento antes de medições críticas
Os acelerômetros de modo de tensão (IEPE/ICP) são os sensores mais utilizados no monitoramento moderno de vibrações industriais, combinando as vantagens da transdução piezoelétrica com a eletrônica integrada, o que garante simplicidade e confiabilidade. Sua predominância no setor reflete o equilíbrio ideal entre desempenho, custo e facilidade de uso para a grande maioria das aplicações de monitoramento de condição e diagnóstico de máquinas rotativas.