Vad är en accelerometer? En guide för vibrationsanalys

Definition: Kärnan i vibrationsmätning

En accelerometer är en givare (eller sensor) som omvandlar mekanisk rörelse, specifikt acceleration från vibrationer eller stötar, till en proportionell elektrisk signal. Det är den mest använda sensorn inom prediktivt underhåll och tillståndsövervakning. Genom att mäta accelerationen hos en maskins komponenter tillhandahåller en accelerometer de rådata som behövs för att diagnostisera ett brett spektrum av mekaniska och elektriska fel, från lagerdefekter till obalans och feljustering.

Hur fungerar accelerometrar? Den piezoelektriska principen

Även om det finns flera typer av accelerometrar, är de allra flesta som används för övervakning av industriella maskiner baserade på piezoelektrisk effektHär är en förenklad beskrivning av hur de fungerar:

1. Piezoelektrisk kristall: Inuti accelerometern finns en liten massa fäst vid en piezoelektrisk kristall (ofta en typ av keramik som PZT).
2. Tillämpande kraft: När maskinen vibrerar rör sig sensorhuset med den. På grund av trögheten motstår den inre massan denna rörelse och utövar en kraft på kristallen.
3. Generera en signal: Den piezoelektriska kristallen har en unik egenskap: när den komprimeras eller belastas genererar den en liten elektrisk laddning (en spänning) som är direkt proportionell mot den applicerade kraften.
4. Utgång: Denna spänningssignal bearbetas sedan av intern elektronik och överförs via en kabel till en datainsamlare eller ett övervakningssystem. Utsignalen är en analog representation av maskinens acceleration vid den punkten.

Typer av accelerometrar

Olika tillämpningar kräver olika typer av accelerometrar, var och en med sina egna styrkor.

Accelerometrar för allmänt bruk

Dessa är arbetshästarna inom industriell övervakning. De har vanligtvis en känslighet på 100 mV/g och ett frekvensområde som är lämpligt för de flesta vanliga maskiner som pumpar, motorer och fläktar (t.ex. från 2 Hz till 10 kHz).

MEMS-accelerometrar

Mikroelektromekaniska system (MEMS) accelerometrar är kiselbaserade sensorer. De är mycket små, energisnåla och kostnadseffektiva. Även om de traditionellt sett är mindre känsliga än piezoelektriska typer, förbättras moderna MEMS-sensorer snabbt och är vanliga inom bärbar elektronik, fordonsapplikationer och vissa billigare tillståndsövervakningssystem.

Piezoresistiva accelerometrar

Dessa sensorer används för stötprovning och mätning av lågfrekventa rörelser. De kan mäta ner till 0 Hz (likströmsacceleration), vilket är användbart för tillämpningar som att mäta den konstanta accelerationen i en centrifug.

Högfrekventa accelerometrar

Speciellt utformade för att detektera högfrekventa händelser, såsom defekter i tidiga kugghjul och lager. De har en mindre massa och en högre resonansfrekvens, vilket gör att de kan mäta vibrationer upp till 20 kHz eller mer noggrant.

Viktiga specifikationer och urval

När ingenjörer väljer en accelerometer tar de hänsyn till flera viktiga parametrar:

• Känslighet (mV/g): En högre känslighet ger en starkare signal, vilket är bättre för att mäta lågnivåvibrationer. 100 mV/g är en vanlig standard.
• Frekvensomfång: Frekvensområden som sensorn kan mäta noggrant. Detta måste matcha maskinens förväntade felfrekvenser.
• Temperaturområde: Sensorn måste kunna motstå driftstemperaturen på maskinytan där den är monterad.
• Monteringsmetod: Hur sensorn är fäst på maskinen (stiftmontering, självhäftande, magnet) påverkar noggrannheten i högfrekventa mätningar avsevärt. Ett stiftmonteringsverktyg ger bästa möjliga anslutning och frekvensrespons.

Tillämpningar inom tillståndsövervakning

Accelerometrar är grundläggande för nästan alla vibrationsanalysuppgifter, inklusive:

• Program för prediktivt underhåll: Samlar in rutinmässig vibrationsdata för att utveckla maskinhälsa och förutsäga fel.
• Feldiagnos: Identifiera specifika problem som obalans, feljustering, glapp och lagerslitage.
• Acceptanstestning: Verifiera att nya eller reparerade maskiner uppfyller vibrationsspecifikationerna.
• Modalanalys: Studera en strukturs naturliga frekvenser och modformer.

← Tillbaka till huvudmenyn