Pochopenie citlivosti senzora
Definícia: Čo je citlivosť?
Citlivosť je pomer výstupného signálu senzora k meranej vstupnej fyzikálnej veličine, ktorý predstavuje zosilnenie alebo konverzný faktor senzora. Napríklad vibrácie Citlivosť senzorov definuje, koľko elektrického výstupu (napätia alebo náboja) sa vyprodukuje na jednotku vibrácie (zrýchlenie, rýchlosť alebo výtlak). Vyššia citlivosť znamená väčší výstupný signál pre danú úroveň vibrácií, čo poskytuje lepšie rozlíšenie a pomer signálu k šumu, ale obmedzuje maximálny rozsah merania predtým, ako sa výstup snímača nasýti.
Citlivosť je základná špecifikácia, ktorú je potrebné poznať na prevod výstupného napätia snímača na zmysluplné jednotky vibrácií. Stanovuje sa počas výroby. kalibrácia, zdokumentované na kalibračných certifikátoch a používané vo všetkých vibračných výpočtoch. Pochopenie kompromisov v citlivosti umožňuje správny výber senzora pre špecifické požiadavky na meranie.
Jednotky citlivosti podľa typu senzora
Akcelerometre
Režim IEPE/napätie
- Jednotky: mV/g (milivolty na g zrýchlenia)
- Typické hodnoty: 10 – 1 000 mV/g
- Štandard: 100 mV/g najčastejšie
- Vysoká citlivosť: 500 – 1 000 mV/g (aplikácie s nízkymi vibráciami)
- Nízka citlivosť: 10 – 50 mV/g (aplikácie s vysokými vibráciami a nárazmi)
Režim nabíjania
- Jednotky: pC/g (pikocoulomby na g)
- Typické hodnoty: 1 – 1 000 pC/g
- Všeobecné použitie: 10 – 50 pC/g bežné
Snímače rýchlosti
- Jednotky: mV na palec/s alebo mV na mm/s
- Typické: 100 mV/palec/s alebo ~4000 mV/mm/s
- Alternatívne jednotky: V na m/s
Sondy na meranie posunutia
- Jednotky: mV/mil alebo V/mm
- Typické: 200 mV/mil alebo 7,87 V/mm (sondy s vírivými prúdmi)
- Kalibrované: Pre špecifický cieľový materiál a rozsah medzier
Kompromisy citlivosti
Vysoká citlivosť (100 – 1 000 mV/g)
Výhody
- Veľký výstupný signál pre nízke vibrácie
- Lepšie rozlíšenie (dokáže detekovať malé zmeny)
- Lepší pomer signálu k šumu
- Vhodné pre stroje s nízkymi vibráciami
Nevýhody
- Obmedzený dynamický rozsah (nasýtenie pri nižších vibráciách)
- Typický rozsah: ±5 g až ±50 g
- Nie je vhodné pre aplikácie s vysokými vibráciami alebo nárazmi
Nízka citlivosť (10 – 50 mV/g)
Výhody
- Široký dynamický rozsah
- Dokáže merať vysoké vibrácie (±100 g až ±10 000 g)
- Vhodné pre nárazy a otrasy
- Nedochádza k nasýteniu v podmienkach s vysokými vibráciami
Nevýhody
- Menší výkon pre nízke vibrácie
- Nižší pomer signálu k šumu
- Znížené rozlíšenie
- Môže prehliadnuť malé zmeny vibrácií
Výber citlivosti
Na základe žiadosti
Nízke vibrácie (< 5 mm/s)
- Použite vysokú citlivosť (100 – 500 mV/g)
- Presné stroje, nízkorýchlostné zariadenia
- Pre malé zmeny je potrebné dobré rozlíšenie
Mierne vibrácie (5 – 20 mm/s)
- Štandardná citlivosť (50 – 100 mV/g)
- Všeobecné priemyselné stroje
- Najbežnejší rozsah použitia
Vysoké vibrácie (> 20 mm/s)
- Nízka citlivosť (10 – 50 mV/g)
- Zabráňte nasýteniu
- Drviče, mlyny, zariadenia s vysokou nevyváženosťou
Šok a náraz
- Veľmi nízka citlivosť (1 – 10 mV/g)
- Meranie s presnosťou ±1000 g alebo viac
- Nárazové testy, crash testy
Vplyv na merania
Úroveň signálu
- Vyššia citlivosť → väčšie signálové napätie
- Lepšie využíva vstupný rozsah nástroja
- Vylepšené rozlíšenie
- Ale obmedzuje maximálne merateľné vibrácie
Dynamický rozsah
- Rozsah od šumovej úrovne po sýtosť
- Vysoká citlivosť: úzky rozsah (vhodné pre malé signály)
- Nízka citlivosť: široký rozsah (vhodné pre premenlivé signály)
- Kompromis medzi rozlíšením a dosahom
Hlukový výkon
- Vlastný šum senzora (elektrický šum v elektronike)
- Vyššia citlivosť = lepší pomer signálu k šumu pre nízke vibrácie
- Šum sa stáva výraznejším s nižšou citlivosťou
Kalibrácia a overenie
Kalibrácia z výroby
- Nové senzory kalibrované vo výrobe
- Citlivosť vyznačená na senzore alebo certifikáte
- Tolerancia typicky ±5-10%
- Pred kritickým použitím by sa malo overiť
Pravidelná rekalibrácia
- Citlivosť sa môže časom meniť
- Kalibrujte ročne alebo podľa plánu
- Aktualizovaná citlivosť z kalibračného certifikátu
- Zadajte do prístroja alebo použite korekcie
Overenie poľa
- Ručný kalibrátor poskytuje známe vibrácie
- Overte, či výstup snímača zodpovedá očakávanej hodnote (citlivosť × vstup)
- Rýchla kontrola pred kritickými meraniami
Súvisiace špecifikácie
Rozsah merania
- Maximálne vibrácie, ktoré dokáže senzor merať
- Nepriamo úmerne citlivosti
- Príklad: 100 mV/g s výstupom ±5V → rozsah ±50g
Rozlíšenie
- Najmenšia detekovateľná zmena vibrácií
- Obmedzené šumom a digitalizáciou
- Vyššia citlivosť vo všeobecnosti lepšie rozlíšenie
Linearita
- Ako zostáva citlivosť konštantná v celom rozsahu merania
- Dobré senzory: < 1% odchýlka od lineárnej
- Špecifikované ako chyba plného rozsahu %
Praktické úvahy
Prispôsobenie vstupu nástroja
- Vstupný rozsah prístroja musí zodpovedať výstupu snímača
- Príklad: senzor 100 mV/g × vibrácie 50g = výstup 5V (musí sa zmestiť do prístroja ±5V vstup)
- Nastaviteľné vstupné zosilnenie umožňuje prispôsobiť sa rôznym citlivostiam
Viaceré senzory
- Použitie senzorov s rôznou citlivosťou v jednom programe
- Je potrebné nakonfigurovať prístroj pre každý senzor
- Chyba, ak je zadaná nesprávna citlivosť
- Štandardizácia na jednej citlivosti zjednodušuje operácie
Citlivosť senzora je základná špecifikácia, ktorá definuje prevod medzi fyzickými vibráciami a elektrickým signálom. Pochopenie jednotiek citlivosti, kritérií výberu na základe očakávaných úrovní vibrácií a správneho zadania citlivosti v meracích prístrojoch je nevyhnutné pre presné merania vibrácií, vhodný výber senzora a predchádzanie chybám merania spôsobeným nezhodou citlivosti alebo saturáciou.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 