Razumevanje strižnih merilnikov pospeška
Definicija: Kaj je strižni akcelerometer?
Strižni merilnik pospeška (imenovan tudi merilnik pospeška v strižnem načinu) je vrsta piezoelektrični merilnik pospeška kjer notranja seizmična masa na piezoelektrične kristalne elemente deluje s strižno napetostjo (namesto tlačne napetosti), ko pospešek Pojavi se. Ta konfiguracija strižnega načina zagotavlja vrhunsko izolacijo osnovne deformacije (odpornost na deformacije montažne površine), boljši toplotni prehodni odziv in manjšo občutljivost na spremembe navora montaže v primerjavi z zasnovami s kompresijskim načinom, zaradi česar so strižni merilniki pospeška vrhunska izbira za kritične vibracije meritve, ki zahtevajo najvišjo natančnost in stabilnost.
Čeprav so dražji od standardnih merilnikov pospeška s kompresijskim načinom, se senzorji s strižnim načinom pogosto uporabljajo v preciznih aplikacijah, referenčnih standardih, sistemih za trajno spremljanje in v vseh situacijah, kjer kakovost meritev upravičuje dodatne stroške.
Konstrukcija in načelo delovanja
Notranja zasnova
- Srednja objava: Togi pritrdilni čep skozi središče senzorja
- Seizmična masa: Obroč ali valj okoli sredinskega stebra
- Piezo elementi: Kristali, vezani med maso in središčnim drogom
- Prednapetost: Masa, prednapeta proti kristalom
- Konfiguracija strižne sile: Pospešek povzroča tangencialno (strižno) napetost na kristalih
Kako deluje strižni način
- Ohišje pospešuje z vibracijami
- Seizmična masa se upira pospešku (F = m × a)
- Masa poskuša drseti tangencialno glede na sredinski drog
- Ustvarja strižno napetost v piezoelektričnih elementih
- Strižna napetost ustvarja električni naboj
- Naboj sorazmeren s pospeškom
Prednosti pred načinom kompresije
Izolacija osnovne deformacije
Glavna prednost:
- Upogibanje montažne površine ne vpliva neposredno na kristalno napetost
- Strižni elementi, izolirani od osnovne deformacije
- Brez napak se lahko namesti na tanke, fleksibilne strukture
- Način kompresije prikazuje lažne signale osnovne deformacije
- Ključnega pomena za meritve na pločevini in lahkih ohišjih
Toplotna prehodna imunost
- Boljše zavračanje temperaturnih sprememb
- Nižji piroelektrični učinek (naboj zaradi spremembe temperature)
- Stabilnejša ničelna točka
- Pomembno za meritve s temperaturnimi nihanji
Neobčutljivost navora pri montaži
- Manj vpliva na delovanje zaradi sprememb navora čepov
- Bolj ponovljiva namestitev
- Manj kritičnega nadzora navora
Boljša stabilnost
- Manjši premik skozi čas
- Stabilnejša kalibracija
- Prednostno za referenco in meroslovje
Aplikacije
Referenčni standardi
- Kalibracijski referenčni senzorji
- Laboratoriji za metrologijo in standardizacijo
- Kalibracijski mojstri zaporedoma
- Zahtevana najvišja natančnost
Spremljanje kritičnih strojev
- Stalno spremljanje dragocene opreme
- Jedrske elektrarne
- Veliki turbostroji
- Kjer sta zanesljivost in natančnost najpomembnejši
Natančne meritve
- Modalno testiranje in strukturna dinamika
- Raziskave in razvoj
- Sprejemno testiranje
- Pogodbene overitvene meritve
Težke montažne situacije
- Konstrukcije iz tanke pločevine
- Lahka ohišja strojev
- Fleksibilne montažne površine
- Kjer bi osnovna deformacija vplivala na senzorje kompresije
Značilnosti delovanja
Frekvenčno območje
- Podobno kot merilniki pospeška kompresije
- Nizka frekvenca: 0,5–5 Hz, odvisno od zasnove
- Visoka frekvenca: do resonance (20–70 kHz, odvisno od velikosti)
- Uporabno območje zelo široko
Amplitudno območje
- Običajno od ±50 g do ±500 g
- Podobno kot kompresijske zasnove
- Specializirane različice za višje ali nižje razpone
Temperaturna zmogljivost
- Standardno: -50 do +120 °C
- Visokotemperaturne različice: do 175 °C
- Boljša toplotna stabilnost kot pri kompresiji
- Nižji ničelni premik s temperaturo
Stroški
Višji stroški
- Običajno 2–4-krat višja cena kot pri merilnikih pospeška kompresije
- Bolj kompleksna proizvodnja
- Potrebne so strožje tolerance
- Vrhunski materiali in postopki
Utemeljitev stroškov
- Kritične aplikacije, kjer je natančnost bistvena
- Težke montažne situacije
- Referenčni standardi in kalibracija
- Dolgoročne trajne namestitve
- Ko so merilne napake drage
Merila za izbor
Izberite način striženja, ko:
- Montaža na tanke ali fleksibilne konstrukcije
- Pričakovane temperaturne spremembe
- Zahtevana najvišja natančnost
- Referenčna ali kalibracijska aplikacija
- Dolgoročna trajna namestitev s kritično stabilnostjo
Način kompresije Ustrezen, ko:
- Rutinsko industrijsko spremljanje
- Toge montažne površine
- Proračunske omejitve
- Standardna natančnost zadostna
- Začasne meritve
Proizvajalci in modeli
- Večina proizvajalcev merilnikov pospeška ponuja strižne zasnove
- Pogosto označeni kot "premium" ali "precision" modeli
- Industrijski merilniki pospeška: mnogi so strižni
- Na voljo sta različici IEPE in polnilnega načina
Strižni merilniki pospeška predstavljajo vrhunski razred piezoelektričnih senzorjev vibracij, saj ponujajo vrhunsko zavrnitev osnovne deformacije, toplotno stabilnost in natančnost meritev v primerjavi s kompresijskimi zasnovami. Čeprav se zaradi višjih stroškov uporabljajo v kritičnih aplikacijah, so strižni senzorji optimalna izbira, kadar je kakovost meritev najpomembnejša, pogoji montaže zahtevni ali dolgoročna stabilnost bistvenega pomena.
 
									 
									 
									 
									 
									 
									