Kaj je merilnik pospeška? Vodnik za analizo vibracij

Definicija: Jedro merjenja vibracij

En merilnik pospeška je pretvornik (ali senzor), ki pretvarja mehansko gibanje, zlasti pospešek zaradi vibracij ali udarcev, v sorazmerni električni signal. Je najpogosteje uporabljen senzor na področju napovednega vzdrževanja in spremljanja stanja. Z merjenjem pospeška komponent stroja merilnik pospeška zagotavlja surove podatke, potrebne za diagnosticiranje širokega nabora mehanskih in električnih napak, od okvar ležajev do neuravnoteženosti in neporavnanosti.

Kako delujejo merilniki pospeška? Piezoelektrično načelo

Čeprav obstaja več vrst merilnikov pospeška, velika večina, ki se uporabljajo za spremljanje industrijskih strojev, temelji na piezoelektrični učinekTukaj je poenostavljena razčlenitev njihovega delovanja:

1. Piezoelektrični kristal: V notranjosti merilnika pospeška je majhna masa, pritrjena na piezoelektrični kristal (pogosto vrsta keramike, kot je PZT).
2. Uporaba sile: Ko stroj vibrira, se ohišje senzorja premika skupaj z njim. Zaradi vztrajnosti se notranja masa upira temu gibanju in izvaja silo na kristal.
3. Generiranje signala: Piezoelektrični kristal ima edinstveno lastnost: ko je stisnjen ali obremenjen, ustvari majhen električni naboj (napetost), ki je neposredno sorazmeren z uporabljeno silo.
4. Izhod: Ta napetostni signal nato obdela notranja elektronika in se preko kabla prenese v zbiralnik podatkov ali nadzorni sistem. Izhodni signal je analogna predstavitev pospeška stroja na tej točki.

Vrste merilnikov pospeška

Različne aplikacije zahtevajo različne vrste merilnikov pospeška, vsak s svojimi prednostmi.

Splošni merilniki pospeška

To so delovni konji industrijskega monitoringa. Običajno imajo občutljivost 100 mV/g in frekvenčno območje, primerno za večino običajnih strojev, kot so črpalke, motorji in ventilatorji (npr. od 2 Hz do 10 kHz).

MEMS merilniki pospeška

Akcelerometri mikroelektromehanskih sistemov (MEMS) so senzorji na osnovi silicija. So zelo majhni, imajo nizko porabo energije in so stroškovno učinkoviti. Čeprav so tradicionalno manj občutljivi kot piezoelektrični tipi, se sodobni MEMS senzorji hitro izboljšujejo in so pogosti v prenosni elektroniki, avtomobilskih aplikacijah in nekaterih cenejših sistemih za spremljanje stanja.

Piezorezistivni merilniki pospeška

Ti senzorji se uporabljajo za preizkušanje udarcev in merjenje nizkofrekvenčnega gibanja. Merijo lahko do 0 Hz (enosmerni pospešek), kar je uporabno za aplikacije, kot je merjenje konstantnega pospeška v centrifugi.

Visokofrekvenčni merilniki pospeška

Zasnovani so posebej za zaznavanje visokofrekvenčnih dogodkov, kot so zgodnje okvare zobnikov in ležajev. Imajo manjšo maso in višjo resonančno frekvenco, kar jim omogoča natančno merjenje vibracij do 20 kHz ali več.

Ključne specifikacije in izbira

Pri izbiri merilnika pospeška inženirji upoštevajo več ključnih parametrov:

• Občutljivost (mV/g): Višja občutljivost ustvari močnejši signal, kar je boljše za merjenje nizkih vibracij. 100 mV/g je običajni standard.
• Frekvenčni odziv: Frekvenčni razpon, ki ga senzor lahko natančno izmeri. To se mora ujemati s pričakovanimi frekvencami napak stroja.
• Temperaturno območje: Senzor mora biti sposoben prenesti delovno temperaturo površine stroja, na katero je nameščen.
• Način montaže: Način pritrditve senzorja na stroj (pritrditev s čepki, lepilo, magnet) pomembno vpliva na natančnost visokofrekvenčnih meritev. Pritrditev s čepki zagotavlja najboljšo povezavo in frekvenčni odziv.

Uporaba pri spremljanju stanja

Akcelerometri so bistveni za skoraj vse naloge analize vibracij, vključno z:

• Programi napovednega vzdrževanja: Zbiranje rutinskih podatkov o vibracijah za spremljanje stanja strojev in napovedovanje okvar.
• Diagnoza napake: Prepoznavanje specifičnih težav, kot so neuravnoteženost, neporavnanost, zrahljanost in obraba ležajev.
• Sprejemno testiranje: Preverjanje, ali novi ali popravljeni stroji izpolnjujejo specifikacije glede vibracij.
• Modalna analiza: Preučevanje naravnih frekvenc in oblik modov strukture.

← Nazaj na glavno kazalo