Înțelegerea diafoniei (sensibilitatea pe axe transversale) în măsurarea vibrațiilor
Diafonie — mai formal sensibilitate transversală sau sensibilitate transversală — este o eroare de măsurare inerentă transductoare de vibrații, și mai ales la accelerometre. Aceasta se referă la tendința traductorului de a genera un semnal de ieșire ca răspuns la o vibrație care este perpendiculară pe axa de măsurare prevăzută. Într-o situație ideală, un accelerometru conceput pentru a măsura mișcarea verticală ar răspunde numai la mișcarea verticală și să ignore orice mișcare orizontală sau axială. În realitate, asimetriile microscopice ale elementului de detectare îi conferă acestuia o reacție mică, dar diferită de zero, la acele stimuluri „în afara axei” — iar acea reacție nedorită este diafonia.
1. Definiție: Ce este diafonia?
Orice accelerometru practic are o singură axă nominală de sensibilitate, pe care este calibrat. Sensibilitatea pe axele transversale descrie gradul în care același senzor răspunde la mișcarea perpendiculară pe acea axă. Imperfecțiunea provine din mici nealiniere între masa seismică, cristalul piezoelectric și baza de montare — a se vedea accelerometru piezoelectric pentru mecanismul de bază. Deoarece eroarea este inerentă elementului de detectare, aceasta nu poate fi eliminată pe teren; ea poate fi doar specificată, redusă la minimum în timpul fabricării și gestionată prin aplicarea unor bune practici de măsurare.
Merită să facem distincția între diafonia și interferențele electrice dintre canale. În acest context, termenul se referă la mecanice răspunsul între axe în cadrul unui singur senzor, nu scurgerea de semnal între cabluri sau intrările analizorului.
2. De ce reprezintă diafonia o problemă?
Diafonia afectează datele privind vibrațiile și poate duce direct la erori de diagnosticare, deoarece vibrațiile dintr-o direcție „se propagă” în măsurarea unei alte direcții. Să luăm ca exemplu o mașină cu vibrații orizontale foarte puternice, dar cu vibrații verticale reduse. Un accelerometru montat pe axa verticală, cu o sensibilitate semnificativă la axele transversale, captează o parte din acea mișcare orizontală puternică și o adaugă la propriul semnal de ieșire. Valoarea afișată indică atunci o vibrație verticală mai mare amplitudine decât există în realitate — iar un analist ar putea urmări un defect pe direcție verticală care nu există.
Acest lucru devine deosebit de problematic atunci când:
- Efectuarea analiză modală sau Forma de deformare operațională (ODS) analiză, în care măsurătorile precise pe toate cele trei axe (X, Y, Z) sunt esențiale pentru a simula corect mișcarea mașinii. Energia eronată pe axele transversale denaturează formele modale calculate.
- Diagnosticarea defecțiunilor la utilajele complexe, în cazul cărora semnătura direcțională este cheia identificării cauzei principale — de exemplu, diferențierea comportamentului direcțional al diferitelor tipuri de nealiniere de dezechilibrul real dezechilibru.
- Efectuarea echilibrării de înaltă precizie — în special pe un mașină de echilibrat, unde precizia separării planurilor depinde de semnale clare și fidele direcției.
3. Cuantificarea diafoniei
Sensibilitatea pe axa transversală este de obicei indicată de producătorul senzorului ca procent din cea a axei principale sensibilitate. Un accelerometru industrial de calitate ar putea specifica mai puțin de 5%; unitățile de laborator de precizie au performanțe considerabil mai bune. O valoare de 5% înseamnă că, pentru fiecare 1 g de vibrație aplicată perpendicular pe axa principală, senzorul emite un semnal echivalent cu mai puțin de 0,05 g în direcția principală.
The total Eroarea de diafonie pe care o observați depinde de doi factori care acționează împreună:
- Sensibilitatea inerentă pe axa transversală a senzorului în sine.
- Raportul dintre amplitudinea vibrației transversale și amplitudinea măsurată de-a lungul axei principale.
Al doilea factor este ușor de subestimat. Chiar și un senzor cu o sensibilitate redusă la vibrațiile transversale poate genera o eroare semnificativă atunci când vibrațiile în afara axei sunt mult mai intense decât semnalul de interes.
Exemplu concret: un senzor cu o sensibilitate transversală de 4%, montat pentru a măsura o viteză verticală de 1,0 mm/s în condițiile în care viteza orizontală este de 10 mm/s, poate înregistra un semnal parazit de aproximativ 0,04 × 10 = 0,4 mm/s — ceea ce reprezintă o eroare de 40% în ceea ce privește valoarea care vă interesează.
Eroarile în cazul cel mai favorabil și în cel mai defavorabil depind, de asemenea, de orientarea unghiulară a mișcării transversale dominante, întrucât sensibilitatea la mișcarea transversală variază în funcție de direcția în jurul senzorului.
4. Reducerea la minimum a efectelor diafoniei
- Folosiți senzori de înaltă calitate: Cea mai directă soluție de protecție este un accelerometru de precizie cu o sensibilitate specificată redusă la mișcările transversale. A accelerometru de tip forfecare oferă, de obicei, o mai bună suprimare a semnalelor transversale decât un model de compresie.
- Montați-l corect: Slab montare exagerează diafonia. Senzorul trebuie să fie așezat orizontal și perpendicular pe suprafață, astfel încât axa sa principală să fie perfect aliniată cu direcția dorită; un senzor înclinat își redefinește, practic, propriile axe. Urmați ISO 5348 pentru montare mecanică.
- Utilizați accelerometre triaxiale: În cazul în care sunt necesare date precise pe mai multe axe, un senzor triaxial — trei elemente de detectare ortogonale într-un singur bloc, calibrate din fabrică pentru a reduce la minimum interferențele între axe — reprezintă adesea cea mai bună opțiune și elimină incertitudinile legate de orientare.
- Verificați certificatul de calibrare: A traceable certificat de calibrare indică sensibilitatea transversală măsurată pentru fiecare unitate în parte, nu doar valoarea maximă obținută în cadrul încercării de tip.
În practică, soluția cea mai eficientă este, de obicei, o montare corespunzătoare. Un instrument de teren cu două canale, cum ar fi Balanset-1A se bazează pe faptul că fiecare accelerometru înregistrează cu precizie propriul plan; un senzor montat perpendicular pe o placă prelucrată asigură o orientare precisă de 1× amplitudine și fază, în timp ce un magnet așezat pe o carcasă curbată și vopsită favorizează atât diafonia, cât și rezonanță de montare pentru a denatura măsurătoarea.
