Что такое велометр (датчик скорости)
A велометр, более формально называемый датчиком скорости или преобразователем скорости, представляет собой один из видов преобразователь используется для измерения вибрация. Его отличительной особенностью является то, что он генерирует электрический сигнал, прямо пропорциональный скорость вибрирующей поверхности, к которой он прикреплен. Это отличает его от акселерометр, выходной сигнал которого пропорционален ускорение, и от датчик приближения, выходной сигнал которого пропорционален перемещение.
1. Определение: что такое велометр?
Поскольку скорость является параметром, который в большинстве международных стандартов используется для оценки степени неровности работы машины, датчик, непосредственно измеряющий скорость, представляет собой концептуально привлекательное решение. Классический велометр представляет собой автономное устройство с собственным источником питания — ему не требуется ни внешнего источника питания, ни обработки сигнала для получения пригодного к использованию результата. Хотя в современных портативных системах сбора данных он сейчас используется реже, чем акселерометр, велометр по-прежнему имеет реальные области применения, в частности, в постоянном мониторинге среднескоростного оборудования и в качестве одного из представителей более широкого семейства сейсмические датчики которые измеряют перемещение относительно свободного пространства, а не относительно неподвижной конструкции.
2. Как устроен велометр
Традиционные велометры представляют собой электродинамические датчики. Они работают по тому же принципу, что и динамический микрофон или звукосниматель гитары, и их работа основана на законе индукции Фарадея:
- Внутри корпуса находится катушка из проволоки, подвешенная на мягких пружинах.
- Постоянный магнит жестко закреплен на корпусе.
- Когда датчик устанавливается на вибрирующем оборудовании, его корпус и магнит перемещаются вместе с поверхностью оборудования.
- Благодаря своей инерции пружина, подвешенная на подвеске, стремится сохранять свое положение в пространстве (это и есть сейсмический принцип).
- Относительное движение между подвижным магнитом и практически неподвижной катушкой вызывает индукцию напряжения в катушке.
- Согласно закону Фарадея, это наведенное напряжение прямо пропорционально скорости относительного движения — именно та величина, которая нам нужна.
Система «пружина-масса» ведет себя таким образом только при температуре выше собственной собственной частоте ротора (часто около 8–10 Гц), что и определяет нижний частотный порог датчика. Существуют также современные «пьезоэлектрические велометры»: по сути, это акселерометры со встроенной электронной интеграция схема, которая преобразует ускорение в сигнал скорости непосредственно внутри датчика, позволяя обойтись без хрупких подвижных частей, характерных для электродинамической конструкции.
3. Преимущества и недостатки велометров
Преимущества
- Прямой вывод скорости: они сразу же измеряют скорость — параметр, который чаще всего используется для оценки интенсивность вибрации на универсальном оборудовании в диапазоне частот примерно от 10 Гц до 1 000 Гц (согласно ISO 20816(современный преемник стандарта ISO 10816). В анализаторе не требуется никакой интеграции, что позволяет сохранить простоту сигнального тракта.
- С автономным питанием (пассивный): Традиционные электродинамические велометры генерируют собственный сигнал и не требуют внешнего источника питания, что является преимуществом при установке в некоторых промышленных условиях и в зонах повышенной опасности.
- Хорошая передача низких частот: при частотах выше собственной частоты они, как правило, более чувствительны на низких частотах, чем многие универсальные акселерометры, обеспечивая сильный и чистый сигнал в местах возникновения дисбаланса и смещения.
Недостатки
- Ограниченный диапазон частот: их рабочий диапазон уже, чем у акселерометра. Они не подходят для регистрации высокочастотных ударов дефектов подшипников или дефекты механизмов, которые значительно превышают их порог сглаживания.
- Движущиеся части: внутренний узел из пружины и катушки может подвергаться усталостному износу, смещаться или вообще выйти из строя, особенно в условиях сильной вибрации.
- Чувствительность к ориентации: их необходимо устанавливать в том положении, для которого они были разработаны (вертикальном или горизонтальном), поскольку под действием силы тяжести пружинная подвеска предварительно сжимается.
- Больше и тяжелее: Они, как правило, намного больше и тяжелее современных акселерометров, что может создавать значительную нагрузку на легкие конструкции.
- Чувствительность к магнитным полям: Сильные внешние поля, например вблизи крупных электродвигателей, могут взаимодействовать с катушкой и искажать показания.
4. Велометр против акселерометра
Для современного портативного сбора данных и вибродиагностики, акселерометр является предпочтительным датчиком. Его частотная характеристика гораздо шире и ровнее, поэтому один акселерометр улавливает как низкочастотные колебания, вызванные дисбалансом, так и высокочастотные колебания, связанные с неисправностями подшипников и зубчатых передач. виброанализатор затем электронным способом интегрирует сигнал ускорения, чтобы по запросу отображать скорость или перемещение — один надежный датчик, выполняющий все функции велометра и гораздо больше. Именно так работает портативный двухканальный Балансет-1А работает в полевых условиях: он получает данные об ускорении с акселерометров, интегрирует их для вычисления скорости с целью оценки степени повреждения в соответствии с классификацией ISO, а также использует тот же сигнал для измерения амплитуды и фазы 1×, необходимых для одно- и двухплоскостной балансировки. Если вам нужно конвертировать показания между различными типами датчиков, наш Преобразователь вибрационного блока плавно переключается между единицами измерения мм/с, мкм и г.
Таким образом, в настоящее время велометры в основном используются в качестве стационарных датчиков на оборудовании со средними скоростями — вентиляторах, насосах и двигателях — и особенно на старых предприятиях, где они изначально были предусмотрены в качестве контрольных датчиков и продолжают надежно работать десятилетие за десятилетием.
