Ce este un accelerometru? Un ghid pentru analiza vibrațiilor

Definiție: Nucleul măsurării vibrațiilor

Un accelerometru este un traductor (sau senzor) care convertește mișcarea mecanică, în special accelerația provenită de la vibrații sau șocuri, într-un semnal electric proporțional. Este cel mai utilizat senzor în domeniul întreținerii predictive și al monitorizării stării. Prin măsurarea accelerației componentelor unei mașini, un accelerometru furnizează datele brute necesare pentru a diagnostica o gamă largă de defecțiuni mecanice și electrice, de la defecte ale rulmenților la dezechilibru și nealiniere.

Cum funcționează accelerometrele? Principiul piezoelectric

Deși există mai multe tipuri de accelerometre, marea majoritate utilizate pentru monitorizarea utilajelor industriale se bazează pe efect piezoelectricIată o prezentare simplificată a modului în care funcționează:

1. Cristal piezoelectric: În interiorul accelerometrului se află o mică masă atașată la un cristal piezoelectric (adesea un tip de ceramică, cum ar fi PZT).
2. Aplicarea forței: Când mașina vibrează, carcasa senzorului se mișcă odată cu aceasta. Datorită inerției, masa internă se opune acestei mișcări și exercită o forță asupra cristalului.
3. Generarea unui semnal: Cristalul piezoelectric are o proprietate unică: atunci când este comprimat sau solicitat, generează o mică sarcină electrică (o tensiune) care este direct proporțională cu forța aplicată.
4. Ieșire: Acest semnal de tensiune este apoi condiționat de electronica internă și transmis printr-un cablu către un colector de date sau un sistem de monitorizare. Semnalul de ieșire este o reprezentare analogică a accelerației mașinii în acel punct.

Tipuri de accelerometre

Diferite aplicații necesită diferite tipuri de accelerometre, fiecare cu propriile puncte forte.

Accelerometre de uz general

Acestea sunt componentele esențiale ale monitorizării industriale. De obicei, au o sensibilitate de 100 mV/g și un interval de frecvență potrivit pentru majoritatea utilajelor comune, cum ar fi pompe, motoare și ventilatoare (de exemplu, de la 2 Hz la 10 kHz).

Accelerometre MEMS

Accelerometrele MEMS (sisteme microelectromecanice) sunt senzori pe bază de siliciu. Sunt foarte mici, consumă puțină energie și sunt rentabile. Deși în mod tradițional sunt mai puțin sensibili decât tipurile piezoelectrice, senzorii MEMS moderni se îmbunătățesc rapid și sunt comuni în electronica portabilă, aplicațiile auto și unele sisteme de monitorizare a stării cu costuri mai mici.

Accelerometre piezorezistive

Acești senzori sunt utilizați pentru testarea șocurilor și măsurarea mișcării de joasă frecvență. Pot măsura până la 0 Hz (accelerație DC), ceea ce este util pentru aplicații precum măsurarea accelerației constante într-o centrifugă.

Accelerometre de înaltă frecvență

Concepute special pentru detectarea evenimentelor de înaltă frecvență, cum ar fi defectele angrenajelor și rulmenților în stadiu incipient. Au o masă mai mică și o frecvență de rezonanță mai mare, permițându-le să măsoare cu precizie vibrații de până la 20 kHz sau mai mult.

Specificații cheie și selecție

Atunci când aleg un accelerometru, inginerii iau în considerare câțiva parametri cheie:

• Sensibilitate (mV/g): O sensibilitate mai mare produce un semnal mai puternic, ceea ce este mai potrivit pentru măsurarea vibrațiilor de nivel scăzut. 100 mV/g este un standard comun.
• Răspuns în frecvență: Intervalul de frecvențe pe care senzorul le poate măsura cu precizie. Acesta trebuie să corespundă frecvențelor de defecțiune așteptate ale mașinii.
• Gama de temperaturi: Senzorul trebuie să poată rezista la temperatura de funcționare a suprafeței mașinii pe care este montat.
• Metodă de montare: Modul în care senzorul este atașat la mașină (montură cu știft, adeziv, magnet) are un impact semnificativ asupra preciziei măsurătorilor de înaltă frecvență. O montură cu știft oferă cea mai bună conexiune și răspuns în frecvență.

Aplicații în monitorizarea stării

Accelerometrele sunt fundamentale pentru aproape toate sarcinile de analiză a vibrațiilor, inclusiv:

• Programe de întreținere predictivă: Colectarea datelor de rutină privind vibrațiile pentru a stabili tendințele stării mașinilor și a prezice defecțiunile.
• Diagnosticarea defecțiunilor: Identificarea problemelor specifice precum dezechilibrul, nealinierea, slăbirea și uzura rulmenților.
• Testarea de acceptare: Verificarea faptului că utilajele noi sau reparate îndeplinesc specificațiile privind vibrațiile.
• Analiză modală: Studierea frecvențelor naturale și a formelor modale ale unei structuri.

← Înapoi la indexul principal