Förstå skjuvningsaccelerometrar
Definition: Vad är en skjuvningsaccelerometer?
Skjuvningsaccelerometer (även kallad shear-mode accelerometer) är en typ av piezoelektrisk accelerometer där den interna seismiska massan applicerar skjuvspänning (snarare än tryckspänning) på de piezoelektriska kristallelementen när acceleration inträffar. Denna skjuvlägeskonfiguration ger överlägsen basspänningsisolering (immunitet mot monteringsytförvrängning), bättre termiskt transientsvar och lägre känslighet för variationer i monteringsmomentet jämfört med kompressionslägeskonstruktioner, vilket gör skjuvaccelerometrar till det självklara valet för kritiska vibration mätningar som kräver högsta noggrannhet och stabilitet.
Även om de är dyrare än vanliga kompressionsaccelerometrar, används skjuvsensorer i stor utsträckning i precisionstillämpningar, referensstandarder, permanenta övervakningssystem och alla situationer där mätkvaliteten motiverar den extra kostnaden.
Konstruktion och funktionsprincip
Intern design
- Mittstolpe: Stel monteringsstift genom sensorcentrum
- Seismisk massa: Ring eller cylinder runt mittstolpen
- Piezo-element: Kristaller bundna mellan massa och mittstolpe
- Förbelastning: Massa förbelastad mot kristaller
- Skjuvkonfiguration: Acceleration orsakar tangentiell (skjuv-)spänning på kristaller
Hur skjuvningsläget fungerar
- Huset accelererar med vibrationer
- Seismisk massa motstår acceleration (F = m × a)
- Massan försöker glida tangentiellt i förhållande till mittstolpen
- Skapar skjuvspänning i piezoelektriska element
- Skjuvspänning genererar elektrisk laddning
- Laddning proportionell mot accelerationen
Fördelar jämfört med komprimeringsläge
Basstamisolering
Den främsta fördelen:
- Böjning av monteringsytan påverkar inte kristallspänningen direkt
- Skjuvelement isolerade från basspänning
- Kan monteras på tunna, flexibla strukturer utan fel
- Kompressionsläget visar falska signaler från basbelastning
- Avgörande för mätningar på plåt och lättviktshöljen
Termisk transient immunitet
- Bättre motstånd mot temperaturförändringar
- Lägre pyroelektrisk effekt (laddning från temperaturförändring)
- Stabilare nollpunkt
- Viktigt för mätningar med temperaturvariationer
Monteringsmomentokänslighet
- Prestandan påverkas mindre av variationer i bultvridmomentet
- Mer repeterbar installation
- Mindre kritisk momentkontroll behövs
Bättre stabilitet
- Lägre avdrift över tid
- Mer stabil kalibrering
- Föredras för referens och mätteknik
Applikationer
Referensstandarder
- Kalibreringsreferenssensorer
- Mätteknik och standardiseringslaboratorier
- Kalibreringsmaster efter varandra
- Högsta noggrannhet krävs
Övervakning av kritiska maskiner
- Permanent övervakning av högvärdig utrustning
- Kärnkraftverk
- Stora turbomaskiner
- Där tillförlitlighet och noggrannhet är av största vikt
Precisionsmätningar
- Modal testning och strukturell dynamik
- Forskning och utveckling
- Acceptanstestning
- Mätningar för kontraktsverifiering
Svåra monteringssituationer
- Tunna plåtkonstruktioner
- Lätta maskinhus
- Flexibla monteringsytor
- Där basspänning skulle påverka kompressionssensorer
Prestandaegenskaper
Frekvensområde
- Liknar kompressionsaccelerometrar
- Lågfrekvens: 0,5–5 Hz beroende på design
- Hög frekvens: till resonans (20-70 kHz beroende på storlek)
- Mycket brett användbart område
Amplitudområde
- Vanligtvis ±50 g till ±500 g
- Liknar kompressionsdesigner
- Specialiserade versioner för högre eller lägre intervall
Temperaturprestanda
- Standard: -50 till +120°C
- Högtemperaturversioner: upp till 175°C
- Bättre termisk stabilitet än kompression
- Lägre nollförskjutning med temperatur
Kostnadsöverväganden
Högre kostnad
- Vanligtvis 2–4 gånger kostnaden för kompressionsaccelerometrar
- Mer komplex tillverkning
- Snävare toleranser krävs
- Premiummaterial och processer
Kostnadsmotivering
- Kritiska tillämpningar där noggrannhet är avgörande
- Svåra monteringssituationer
- Referensstandarder och kalibrering
- Långsiktiga permanenta installationer
- När mätfel kostar pengar
Urvalskriterier
Välj skjuvningsläge när:
- Montering på tunna eller flexibla strukturer
- Temperaturövergångar förväntas
- Högsta noggrannhet krävs
- Referens- eller kalibreringsapplikation
- Långsiktig permanent installation med avgörande stabilitet
Kompressionsläge lämpligt när:
- Rutinmässig industriell övervakning
- Stela monteringsytor
- Budgetbegränsningar
- Standardnoggrannhet tillräcklig
- Tillfälliga mätningar
Tillverkare och modeller
- De flesta tillverkare av accelerometrar erbjuder skjuvkonstruktioner
- Ofta betecknade som "premium"- eller "precisions"-modeller
- Industriella accelerometrar: många är skjuvläge
- IEPE- och laddningslägesversioner finns tillgängliga
Skjuvaccelerometrar representerar premiumklassen av piezoelektriska vibrationssensorer och erbjuder överlägsen basspänningsavvisning, termisk stabilitet och mätnoggrannhet jämfört med kompressionskonstruktioner. Även om deras högre kostnad begränsar användningen till kritiska applikationer, är skjuvlägessensorer det optimala valet när mätkvaliteten är av största vikt, monteringsförhållandena utmanande eller långsiktig stabilitet är avgörande.
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 