Compreendendo os acelerômetros IEPE

Dispositivos

Balanceador portátil e analisador de vibração Balanset-1A

$2,358.31

Peças

Sensor de vibração

$107.47

Peças

Sensor óptico (tacômetro a laser).

$148.07

Dispositivos

Balanset-4

$8,123.32

Peças

Tamanho do suporte magnético-60-kgf

$54.93

Peças

Fita reflexiva

$11.94

Dispositivos

Balanceador dinâmico "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definição: O que é um acelerômetro IEPE?

Acelerômetro IEPE (Eletrônica Integrada Piezoelétrica, também chamada de ICP®, modo de tensão ou acelerômetro de corrente constante) é um acelerômetro piezoelétrico Com eletrônica de condicionamento de sinal integrada, alimentada por uma corrente constante (tipicamente 2-20 mA) fornecida pelo mesmo cabo de dois fios que transporta o sinal de saída. A eletrônica interna converte a carga de alta impedância do cristal piezoelétrico em uma saída de tensão de baixa impedância, eliminando a necessidade de um circuito externo. amplificadores de carga e permitindo o uso de cabos coaxiais simples e de baixo custo em longas distâncias.

Os acelerômetros IEPE se tornaram o padrão da indústria para aplicações industriais vibração monitoramento, utilizados em mais de 90% de aplicações devido à sua simplicidade, confiabilidade e custo-benefício. São os sensores de escolha para monitoramento de condições, balanceamento, e solução de problemas na maioria dos ambientes industriais.

Princípio de operação

Construção Interna

• Elemento piezoelétrico: Gera carga proporcional a aceleração
• Amplificador integrado: Amplificador FET ou IC dentro do invólucro do sensor
• Conversão de impedância: Converte carga de alta impedância (pC) em tensão de baixa impedância (mV)
• Cabo único: Cabo de dois condutores para alimentação e sinal

Caminho de energia e sinal

• O instrumento fornece corrente constante (normalmente 4 mA)
• A corrente alimenta a eletrônica interna
• A vibração modula a tensão no mesmo cabo
• A saída acoplada em CA (sinal de vibração) depende da tensão de polarização CC
• O instrumento separa a energia CC do sinal CA

Principais vantagens

Simplicidade

• Não é necessário amplificador externo
• Conexão simples de dois fios
• Cabo coaxial padrão (baixo custo)
• Fácil instalação e configuração

Capacidade de cabo longo

• Saída de baixa impedância aciona cabos longos
• Comprimentos de cabo de até 300 m (1000 pés) práticos
• Degradação mínima do sinal
• Não há requisitos especiais de cabos

Imunidade ao ruído

• Baixa impedância menos suscetível à interferência elétrica
• Melhor rejeição de EMI/RFI do que modo de carga
• Adequado para ambientes com ruído elétrico

Custo-efetividade

• Elimina amplificadores de carga caros
• Reduz o custo do sistema
• Menor custo de instalação
• Sensores padrão da indústria amplamente disponíveis

Especificações e desempenho

Especificações típicas

• Sensibilidade: 10-100 mV/g comum (100 mV/g padrão)
• Faixa de frequência: 0,5 Hz – 10 kHz (corte de baixa frequência do acoplamento CA)
• Faixa de medição: ±50g a ±500g típico
• Faixa de temperatura: -50°C a +120°C padrão; versões para alta temperatura até +175°C
• Potência necessária: 18-30 VDC, corrente constante de 2-20 mA

Características de desempenho

• Excelente linearidade (tipicamente < erro 1%)
• Piso de baixo ruído
• Boa planura de resposta de frequência
• Calibração estável ao longo do tempo

Limitações

Resposta de baixa frequência

• Saída acoplada em CA (capacitor bloqueia CC)
• Corte de baixa frequência normalmente 0,5-2 Hz (ponto de -3 dB)
• Não é possível medir DC verdadeiro ou mudanças muito lentas
• Adequado para a maioria das máquinas (>300 RPM), mas com limitação para velocidades muito baixas

Limitações de temperatura

• IEPE padrão limitado a ~120°C
• Versões de alta temperatura até 175°C, mas mais caras
• Acima dos limites, a eletrônica falha
• Alternativa: acelerômetros de modo de carga para temperaturas muito altas (>200°C)

Sensibilidade do Loop de Terra

• Rejeição de modo comum moderada
• Pode ser afetado por diferenças de potencial de aterramento
• Aterramento e isolamento adequados são importantes
• Geralmente não há problema com a instalação adequada

Aplicações

Monitoramento de Condições

• Coleta de dados baseada em rotas com coletores de dados
• Sistemas de monitoramento on-line permanentes
• Monitoramento temporário para solução de problemas
• Sensor de vibração industrial mais comum

Equilíbrio

• Medições de balanceamento de campo
• Máquinas de balanceamento de loja
• Medição de amplitude e fase

Teste de aceitação

• Comissionamento de novos equipamentos
• Verificação pós-reparo
• Verificação de vibração contratual

IEPE vs. outros tipos de acelerômetro

IEPE vs. Modo de Carga

• IEPE: Eletrônica integrada, cabo simples, menor custo, temperatura limitada
• Modo de carga: Sem eletrônicos, requer amplificador de carga, temperaturas extremas possíveis
• Use o IEPE: 95% de aplicações industriais
• Taxa de uso: Temperaturas extremas (>175°C), ambientes nucleares, aplicações especiais

IEPE vs. MEMS

• IEPE: Cristal piezoelétrico, alto desempenho, padrão da indústria
• MEMS: Silício microusinado, menor custo, sistemas integrados
• Vantagens do IEPE: Melhor sensibilidade, maior largura de banda, confiabilidade comprovada
• Vantagens do MEMS: Menor custo, menor tamanho, resposta DC

Melhores práticas de instalação

Métodos de montagem

• Montagem do pino: Melhor desempenho, frequência mais alta (até 10+ kHz)
• Adesivo: Bom desempenho, semipermanente (até 7-8 kHz)
• Magnético: Conveniente, aceitável para monitoramento de rotina (até 2-3 kHz)
• Portátil: Apenas triagem rápida, precisão e faixa de frequência limitadas

Considerações sobre cabos

• Use um cabo coaxial de qualidade
• Evite danos ao cabo (esmagamento, dobras acentuadas)
• Cabo seguro para evitar vibração
• Mantenha os cabos longe de fontes de alta tensão
• Verifique a continuidade e o isolamento

Verificação da fonte de alimentação

• Verifique se o instrumento fornece corrente constante adequada (2-20 mA típico)
• Verifique a tensão de polarização (normalmente 8-12 VCC)
• Garantir tensão de alimentação adequada (18-30 VCC)
• Teste com sensor conhecido para verificar o instrumento

Os acelerômetros IEPE representam o equilíbrio ideal entre desempenho, simplicidade e custo para monitoramento de vibração industrial. Sua eletrônica integrada, conectividade simples e desempenho robusto os tornaram a escolha ideal para aplicações de monitoramento de condições, balanceamento e solução de problemas em todos os setores, substituindo as antigas tecnologias de modo de carga e saída de tensão na maioria das aplicações padrão.

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