Pochopenie šmykových akcelerometrov
Definícia: Čo je to šmykový akcelerometer?
Šmykový akcelerometer (tiež nazývaný akcelerometer v šmykovom režime) je typ piezoelektrický akcelerometer kde vnútorná seizmická masa vyvíja šmykové napätie (a nie tlakové napätie) na piezoelektrické kryštálové prvky, keď zrýchlenie dochádza. Táto konfigurácia v šmykovom režime poskytuje vynikajúcu izoláciu základného napätia (odolnosť voči deformácii montážneho povrchu), lepšiu tepelnú prechodovú odozvu a nižšiu citlivosť na zmeny montážneho krútiaceho momentu v porovnaní s konštrukciami v kompresnom režime, vďaka čomu sú šmykové akcelerometre prvotriednou voľbou pre kritické vibrácie merania vyžadujúce najvyššiu presnosť a stabilitu.
Hoci sú senzory v šmykovom režime drahšie ako štandardné akcelerometre v kompresnom režime, široko sa používajú v presných aplikáciách, referenčných štandardoch, permanentných monitorovacích systémoch a v akejkoľvek situácii, kde kvalita merania odôvodňuje dodatočné náklady.
Konštrukcia a princíp činnosti
Vnútorný dizajn
- Stredný príspevok: Pevný montážny čap cez stred senzora
- Seizmická masa: Krúžok alebo valec okolo stredového stĺpika
- Piezoelektrické prvky: Kryštály spojené medzi hmotou a stredovým stĺpikom
- Predpätie: Hmota predpätá proti kryštálom
- Konfigurácia šmyku: Zrýchlenie spôsobuje tangenciálne (šmykové) napätie na kryštáloch
Ako funguje šmykový režim
- Kryt zrýchľuje vibráciami
- Seizmická masa odoláva zrýchleniu (F = m × a)
- Hmota sa snaží tangenciálne posúvať vzhľadom na stredový stĺpik
- Vytvára šmykové napätie v piezoelektrických prvkoch
- Šmykové napätie generuje elektrický náboj
- Náboj úmerný zrýchleniu
Výhody oproti kompresnému režimu
Izolácia základného napätia
Hlavná výhoda:
- Ohyb montážnej plochy priamo neovplyvňuje kryštálové napätie
- Šmykové prvky izolované od základného napätia
- Možnosť montáže na tenké, flexibilné konštrukcie bez chýb
- Kompresný režim zobrazuje falošné signály zo základného napätia
- Kritické pre merania na plechoch a ľahkých krytoch
Tepelná prechodová imunita
- Lepšie odolanie teplotným zmenám
- Nižší pyroelektrický efekt (náboj zo zmeny teploty)
- Stabilnejší nulový bod
- Dôležité pre merania s teplotnými zmenami
Necitlivosť na montážny krútiaci moment
- Výkon je menej ovplyvnený zmenami uťahovacieho momentu svorníkov
- Opakovateľnejšia inštalácia
- Menej kritická potreba regulácie krútiaceho momentu
Lepšia stabilita
- Nižší posun v priebehu času
- Stabilnejšia kalibrácia
- Preferované pre referencie a metrológiu
Aplikácie
Referenčné štandardy
- Kalibračné referenčné senzory
- Metrologické a normalizačné laboratóriá
- Kalibračné mastery back-to-back
- Najvyššia požadovaná presnosť
Monitorovanie kritických strojov
- Trvalé monitorovanie vysokohodnotných zariadení
- Jadrové elektrárne
- Veľké turbínové stroje
- Kde je spoľahlivosť a presnosť na prvom mieste
Presné merania
- Modálne testovanie a štrukturálna dynamika
- Výskum a vývoj
- Akceptačné testovanie
- Zmluvné overovacie merania
Náročné montážne situácie
- Tenké plechové konštrukcie
- Ľahké kryty strojov
- Flexibilné montážne povrchy
- Kde by základné napätie ovplyvnilo senzory kompresie
Výkonnostné charakteristiky
Frekvenčný rozsah
- Podobné ako akcelerometre kompresie
- Nízka frekvencia: 0,5 – 5 Hz v závislosti od prevedenia
- Vysoká frekvencia: do rezonancie (20 – 70 kHz v závislosti od veľkosti)
- Veľmi široký použiteľný rozsah
Rozsah amplitúdy
- Typicky ±50 g až ±500 g
- Podobné ako kompresné prevedenia
- Špecializované verzie pre vyššie alebo nižšie rozsahy
Teplotný výkon
- Štandard: -50 až +120 °C
- Vysokoteplotné verzie: do 175 °C
- Lepšia tepelná stabilita ako pri kompresii
- Nižší posun nuly s teplotou
Úvahy o nákladoch
Vyššie náklady
- Typicky 2-4× náklady na akcelerometre kompresie
- Zložitejšia výroba
- Vyžadujú sa prísnejšie tolerancie
- Prémiové materiály a procesy
Zdôvodnenie nákladov
- Kritické aplikácie, kde je presnosť nevyhnutná
- Náročné montážne situácie
- Referenčné štandardy a kalibrácia
- Dlhodobé trvalé inštalácie
- Keď sú chyby merania nákladné
Kritériá výberu
Zvoľte režim strihu, keď:
- Montáž na tenké alebo flexibilné konštrukcie
- Očakávané teplotné výkyvy
- Najvyššia požadovaná presnosť
- Referenčná alebo kalibračná aplikácia
- Dlhodobá trvalá inštalácia s kritickou stabilitou
Kompresný režim je primeraný, keď:
- Rutinný priemyselný monitoring
- Pevné montážne plochy
- Rozpočtové obmedzenia
- Dostatočná štandardná presnosť
- Dočasné merania
Výrobcovia a modely
- Väčšina výrobcov akcelerometrov ponúka šmykové prevedenia
- Často označované ako “prémiové” alebo “presné” modely
- Priemyselné akcelerometre: mnohé sú v strihovom režime
- K dispozícii sú verzie IEPE aj nabíjacieho režimu
Šmykové akcelerometre predstavujú prémiovú triedu piezoelektrických vibračných senzorov a ponúkajú vynikajúce potlačenie základného napätia, tepelnú stabilitu a presnosť merania v porovnaní s kompresnými konštrukciami. Hoci ich vyššie cenové obmedzenia sa používajú v kritických aplikáciách, šmykové senzory sú optimálnou voľbou, keď je kvalita merania prvoradá, montážne podmienky náročné alebo je nevyhnutná dlhodobá stabilita.
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 