Razumevanje merilnikov pospeška IEPE

Naprave

Prenosni balanser in analizator vibracij Balanset-1A

$2,358.31

Deli

Senzor vibracij

$107.47

Deli

Optični senzor (laserski tahometer)

$148.07

Naprave

Balanset-4

$8,123.32

Deli

Magnetno stojalo velikosti 60 kgf

$54.93

Deli

Reflektivni trak

$11.94

Naprave

Dinamični balanser "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definicija: Kaj je IEPE merilnik pospeška?

IEPE merilnik pospeška (Integrirana elektronika piezoelektrična, imenovana tudi ICP®, napetostni način ali merilnik pospeška s konstantnim tokom) je piezoelektrični merilnik pospeška z vgrajeno elektroniko za obdelavo signala, ki jo napaja konstanten tok (običajno 2–20 mA), ki se dovaja prek istega dvožilnega kabla, ki prenaša izhodni signal. Notranja elektronika pretvarja visokoimpedančni naboj iz piezoelektričnega kristala v nizkoimpedančno izhodno napetost, s čimer odpravlja potrebo po zunanjih ojačevalniki naboja in omogočanje uporabe preprostih, poceni koaksialnih kablov na dolge razdalje.

Akcelerometri IEPE so postali industrijski standard za industrijsko vibracije spremljanje, ki se zaradi svoje preprostosti, zanesljivosti in stroškovne učinkovitosti uporabljajo v več kot 90% aplikacijah. So senzorji izbire za spremljanje stanja, uravnoteženje, in odpravljanje težav v večini industrijskih okolij.

Načelo delovanja

Notranja gradnja

• Piezoelektrični element: Ustvari naboj, sorazmeren z pospešek
• Vgrajeni ojačevalnik: FET ali IC ojačevalnik v ohišju senzorja
• Pretvorba impedance: Pretvori visokoimpedančni naboj (pC) v nizkoimpedančno napetost (mV)
• Enojni kabel: Dvožilni kabel za napajanje in signal

Pot napajanja in signala

• Instrument zagotavlja konstanten tok (običajno 4 mA)
• Tok napaja notranjo elektroniko
• Vibracije modulirajo napetost na istem kablu
• Izhod, sklopljen z izmeničnim tokom (vibracijski signal), deluje na enosmerni napetosti prednapetosti
• Instrument ločuje enosmerni tok od izmeničnega signala

Ključne prednosti

Preprostost

• Zunanji ojačevalnik ni potreben
• Enostavna dvožična povezava
• Standardni koaksialni kabel (poceni)
• Enostavna namestitev in nastavitev

Zmogljivost dolgih kablov

• Nizkoimpedančni izhod poganja dolge kable
• Dolžine kablov do 300 m (1000 ft) v praksi
• Minimalna degradacija signala
• Ni posebnih zahtev za kable

Odpornost na hrup

• Nizka impedanca, manj dovzetna za električne motnje
• Boljše zaviranje EMI/RFI kot način polnjenja
• Primerno za električno hrupna okolja

Stroškovna učinkovitost

• Odpravlja drage ojačevalnike polnjenja
• Znižuje stroške sistema
• Nižji stroški namestitve
• Industrijski standardni senzorji so široko dostopni

Specifikacije in zmogljivost

Tipične specifikacije

• Občutljivost: 10–100 mV/g običajno (100 mV/g standardno)
• Frekvenčno območje: 0,5 Hz – 10 kHz (nizkofrekvenčna meja zaradi AC sklopke)
• Merilno območje: tipično od ±50 g do ±500 g
• Temperaturno območje: Standardno od -50 °C do +120 °C; visokotemperaturne različice do +175 °C
• Potrebna moč: 18–30 V enosmernega toka, 2–20 mA konstantni tok

Značilnosti delovanja

• Odlična linearnost (običajno < napaka 1%)
• Nizka raven hrupa
• Dobra ravnost frekvenčnega odziva
• Stabilna kalibracija skozi čas

Omejitve

Nizkofrekvenčni odziv

• Izhod, sklopljen z izmeničnim tokom (kondenzatorski bloki DC)
• Nizkofrekvenčna meja običajno 0,5–2 Hz (točka –3 dB)
• Ni mogoče izmeriti pravega enosmernega toka ali zelo počasnih sprememb
• Primerno za večino strojev (> 300 vrt/min), vendar z omejitvijo pri zelo nizkih hitrostih

Temperaturne omejitve

• Standardni IEPE je omejen na ~120 °C
• Visokotemperaturne različice do 175 °C, vendar dražje
• Nad omejitvami, elektronika odpove
• Alternativa: merilniki pospeška v polnilnem načinu za zelo visoke temperature (>200 °C)

Občutljivost ozemljitvene zanke

• Zmerna zavrnitev skupnega načina
• Lahko vpliva na razlike v zemeljskem potencialu
• Pomembna je pravilna ozemljitev in izolacija
• Običajno ni težav s pravilno namestitvijo

Aplikacije

Spremljanje stanja

• Zbiranje podatkov na podlagi poti z zbiralniki podatkov
• Stalni spletni nadzorni sistemi
• Začasno spremljanje za odpravljanje težav
• Najpogostejši industrijski senzor vibracij

Uravnoteženje

• Meritve uravnoteženja polja
• Stroji za uravnoteženje delavnic
• Merjenje amplitude in faze

Sprejemno testiranje

• Zagon nove opreme
• Preverjanje po popravilu
• Pogodbeno preverjanje vibracij

IEPE v primerjavi z drugimi vrstami merilnikov pospeška

IEPE v primerjavi z načinom polnjenja

• IEPE: Vgrajena elektronika, preprost kabel, nižji stroški, omejena temperatura
• Način polnjenja: Brez elektronike, potreben je ojačevalnik polnjenja, možne so ekstremne temperature
• Uporabite IEPE: 95% za industrijske aplikacije
• Uporabi polnjenje: Ekstremne temperature (>175 °C), jedrska okolja, posebne aplikacije

IEPE v primerjavi z MEMS

• IEPE: Piezoelektrični kristal, višja zmogljivost, industrijski standard
• MEMS: Mikroobdelan silicij, nižji stroški, integrirani sistemi
• Prednosti IEPE: Boljša občutljivost, širša pasovna širina, dokazana zanesljivost
• Prednosti MEMS-a: Nižji stroški, manjša velikost, odziv na enosmerni tok

Najboljše prakse namestitve

Metode montaže

• Nosilec za čep: Najboljša zmogljivost, najvišja frekvenca (do 10+ kHz)
• Lepilo: Dobra zmogljivost, poltrajna (do 7-8 kHz)
• Magnetno: Priročno, sprejemljivo za rutinsko spremljanje (do 2–3 kHz)
• Ročni: Samo hiter pregled, omejena natančnost in frekvenčno območje

Premisleki glede kablov

• Uporabite kakovosten koaksialni kabel
• Izogibajte se poškodbam kabla (zdrobljenje, ostri ovinki)
• Zavarujte kabel, da preprečite vibracije
• Kable hranite stran od virov visoke napetosti
• Preverite neprekinjenost in izolacijo

Preverjanje napajanja

• Preverite, ali instrument zagotavlja ustrezen konstanten tok (običajno 2–20 mA)
• Preverite napetost prednapetosti (običajno 8–12 VDC)
• Zagotovite ustrezno napajalno napetost (18–30 VDC)
• Preizkus z znanim senzorjem za preverjanje instrumenta

IEPE merilniki pospeška predstavljajo optimalno ravnovesje med zmogljivostjo, preprostostjo in stroški za industrijski nadzor vibracij. Zaradi svoje integrirane elektronike, preproste povezljivosti in robustne zmogljivosti so postali prevladujoča izbira za spremljanje stanja, uravnoteženje in odpravljanje težav v vseh panogah, saj so v večini standardnih aplikacij nadomestili starejše tehnologije polnjenja in napetostnega izhoda.

---

← Nazaj na glavno kazalo