Бесплатный инженерный инструмент — #017
Калькулятор чувствительности датчика вибрации
Рассчитайте напряжение выходного сигнала датчика на основе чувствительности и уровня вибрации. Определите динамический диапазон и максимальную измеряемую амплитуду для акселерометров и датчиков скорости IEPE.
Результаты
Напряжение выходного сигнала
Максимально измеримый уровень
Распространенные типы датчиков
| Тип | Типичная чувствительность | Диапазон | Диапазон частот |
|---|---|---|---|
| Общий акселерометр IEPE | 100 мВ/г | ±50 г | 0,5–10 кГц |
| Низкочастотное ускорение | 500–1000 мВ/г | ±5 г | 0,1–1 кГц |
| Ударное ускорение | 1–10 мВ/г | ±500–5000 г | 1–20 кГц |
| датчик скорости | 4–20 мВ/(мм/с) | 0,1–100 мм/с | 1–1 кГц |
Дано: Чувствительность = 100 мВ/г, Вибрация = 5 г пик, Максимальное выходное напряжение = 5 В пик
Vвне = 100 × 5 / 1000 = 0,500 В пиковое значение
Максимальный уровень = 5000 / 100 = пик 50 г
Выход = 0,5 / 5 × 100 = 10% от полной шкалы
⚠️ Примечание: Превышение максимального выходного напряжения приводит к искажению сигнала и его обрезке. Всегда проверяйте, чтобы ожидаемый уровень вибрации оставался в пределах диапазона датчика.
Чувствительность вибродатчика (коэффициент преобразования) — это отношение выходного электрического сигнала к входной механической величине. Для акселерометров она обычно выражается в мВ/g (mV/g). Более высокая чувствительность дает больший уровень полезного сигнала при слабой вибрации, но ограничивает верхний предел диапазона измерений.
Подбирайте чувствительность под ожидаемые уровни вибрации и входной диапазон напряжения сборщика данных (АЦП/DAQ). Высокая чувствительность (500 mV/g) применяется для измерения микровибраций и тихоходных машин; низкая чувствительность (10 mV/g) — для ударных нагрузок и высокочастотной вибрации высоких уровней. Выходной сигнал не должен превышать максимальное напряжение во избежание перегрузки (клиппирования).
Динамический диапазон (DR) = отношение максимального сигнала к уровню собственного шума, выраженное в дБ. Для датчиков стандарта IEPE с максимальным выходом ±5 В и собственным шумом ~1 мВ динамический диапазон составляет DR ≈ 74 dB. Повышение напряжения питания и снижение порога шума расширяют динамический диапазон.
Датчики типа IEPE требуют питания постоянным стабилизированным током (2–20 мА) при напряжении смещения 18–30 В постоянного тока. Переменный сигнал вибрации передается поверх постоянной составляющей напряжения смещения (DC bias). ICP® — зарегистрированная торговая марка компании PCB Piezotronics для технологии IEPE.
Да. Чувствительность датчика со временем дрейфует вследствие старения пьезоэлемента, температурных циклов, повреждения кабеля и механических ударов. Рекомендуется проводить ежегодную калибровку (поверку). Для качественных промышленных датчиков типичный дрейф составляет <1% в год.
Процедуры, описанные на этой странице, были разработаны и опробованы в полевых условиях командой Vibromera с использованием Balanset-1A — портативного двухканального балансировочного прибора и анализатора вибрации для балансировки роторов на месте эксплуатации.
Профессиональные датчики и анализаторы вибрации для полевых измерений. Совместимы со стандартными датчиками IEPE. Используются более чем в 50 странах.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko — инженер по вибрационному анализу, основатель и генеральный директор Vibromera. Более 15 лет он балансирует вращающееся оборудование в полевых условиях, а не на испытательном стенде: мульчеры, промышленные вентиляторы, дробилки, центрифуги, валы и шпиндели. Именно из этой работы выросли приборы Balanset — они задумывались как инструмент, который специалист может принести к машине и применить самостоятельно, прямо на месте, а не как лабораторное оборудование. Vibromera основана в 2017 году, а с 2023 года базируется в Порту, Португалия. Здесь происходят разработка, сборка и поддержка линейки Balanset. Флагманский прибор — Balanset-1A, портативный анализатор для одно- и двухплоскостной балансировки и вибродиагностики. Nikolai лично участвует в поддержке клиентов, в разборе сложных случаев балансировки и в разработке программного обеспечения. Он работает с клиентами по всему миру, на любом языке.
