ทำความเข้าใจเกี่ยวกับ Velometer (เซ็นเซอร์วัดความเร็ว)
A เครื่องวัดความเร็ว, หรือเรียกอย่างเป็นทางการว่า velocity transducer หรือ velocity sensor คือชนิดหนึ่งของ ตัวแปลงสัญญาณ ใช้ในการวัด การสั่นสะเทือน. คุณลักษณะสำคัญคือให้สัญญาณไฟฟ้าขาออกที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับ ความเร็ว ของพื้นผิวที่สั่นซึ่งมันติดอยู่ สิ่งนี้ทำให้แตกต่างจาก มาตรความเร่ง, ซึ่งสัญญาณขาออกเป็นสัดส่วนกับ การเร่งความเร็วและจาก โพรบวัดระยะใกล้, ซึ่งสัญญาณขาออกเป็นสัดส่วนกับ การกระจัด.
1. คำจำกัดความ: Velometer คืออะไร?
เนื่องจากความเร็วเป็นพารามิเตอร์ที่มาตรฐานสากลส่วนใหญ่ใช้ตัดสินว่าเครื่องจักรเดินเรียบเพียงใด เซนเซอร์ที่รายงานค่าความเร็วโดยตรงจึงน่าสนใจในเชิงแนวคิด velometer แบบดั้งเดิมเป็นอุปกรณ์ครบชุดที่สร้างสัญญาณได้เอง — ไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟหรือวงจรปรับสภาพสัญญาณเพื่อให้ได้เอาต์พุตที่ใช้งานได้ แม้ปัจจุบันจะพบได้น้อยกว่า accelerometer ในการเก็บข้อมูลแบบพกพาสมัยใหม่ แต่ velometer ยังมีการใช้งานจริง โดยเฉพาะในการติดตามถาวรของเครื่องจักรความเร็วปานกลาง และในฐานะสมาชิกของตระกูลที่กว้างกว่าของ ทรานสดิวเซอร์แบบซีส्मिक ที่วัดการเคลื่อนที่เทียบกับอวกาศอิสระ ไม่ใช่เทียบกับโครงสร้างที่ยึดตายตัว
2. เครื่องวัดความเร็วทำงานอย่างไร
velometer แบบดั้งเดิมเป็นเซนเซอร์อิเล็กโทรไดนามิก ทำงานตามหลักการเดียวกับไมโครโฟนแบบไดนามิกหรือปิ๊กอัพกีตาร์ ภายใต้กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์:
- ภายในตัวเรือนมีขดลวดลวดแขวนอยู่บนสปริงอ่อน
- แม่เหล็กถาวรถูกยึดอย่างแข็งแรงกับตัวเรือน
- เมื่อยึดเซนเซอร์กับเครื่องจักรที่กำลังสั่น ตัวเรือนและแม่เหล็กจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับพื้นผิวของเครื่อง
- เนื่องจากความเฉื่อย ขดลวดที่แขวนด้วยสปริงมีแนวโน้มจะอยู่นิ่งในอวกาศ (นี่คือหลักการซีส्मिक)
- การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างแม่เหล็กที่เคลื่อนที่กับขดลวดที่เกือบอยู่นิ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในขดลวด
- ตามกฎของฟาราเดย์ แรงดันเหนี่ยวนำนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ — ซึ่งตรงกับปริมาณที่เราต้องการวัดพอดี
ระบบสปริง-มวลจะทำงานแบบนี้ได้ก็ต่อเมื่ออยู่เหนือ ความถี่ธรรมชาติ ของมันเอง (มักอยู่ราว 8–10 Hz) ซึ่งเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดความถี่ต่ำของเซนเซอร์ ปัจจุบันยังมี “piezoelectric velometer” ด้วย: โดยพื้นฐานแล้วเป็น accelerometer ที่มีวงจร การบูรณาการ ในตัวเพื่อแปลงความเร่งเป็นสัญญาณความเร็วภายในตัวเซนเซอร์เอง เลี่ยงชิ้นส่วนเคลื่อนที่ที่เปราะบางของแบบอิเล็กโทรไดนามิก
3. ข้อดีและข้อเสียของเครื่องวัดความเร็ว
ข้อดี
- เอาต์พุตความเร็วโดยตรง: มันวัดความเร็วได้โดยตรง — พารามิเตอร์ที่ใช้มากที่สุดในการประเมิน ความรุนแรงของการสั่นสะเทือน บนเครื่องจักรใช้งานทั่วไปในช่วงประมาณ 10 Hz ถึง 1,000 Hz (ตาม ISO 20816, ผู้สืบทอดสมัยใหม่ของ ISO 10816) ไม่จำเป็นต้องอินทิเกรตในเครื่องวิเคราะห์ ทำให้โซ่สัญญาณเรียบง่าย
- จ่ายไฟเอง (พาสซีฟ): velometer อิเล็กโทรไดนามิกแบบดั้งเดิมสร้างสัญญาณได้เองและไม่ต้องใช้ไฟภายนอก ซึ่งมีประโยชน์ในงานอุตสาหกรรมบางประเภทและพื้นที่อันตราย
- การตอบสนองความถี่ต่ำดี: เมื่ออยู่เหนือความถี่ธรรมชาติของมัน โดยทั่วไปจะไวต่อความถี่ต่ำมากกว่า accelerometer ใช้งานทั่วไปหลายรุ่น จึงให้สัญญาณแรงและสะอาดในย่านที่ความไม่สมดุลและการไม่ตรงแนวเกิดขึ้น
ข้อเสีย
- ช่วงความถี่จำกัด: ย่านการใช้งานของมันแคบกว่า accelerometer ไม่เหมาะกับแรงกระแทกความถี่สูงของ ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน หรือ ข้อบกพร่องของเกียร์, ซึ่งอยู่สูงกว่าช่วง roll-off ของมันมาก
- ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว: ชุดสปริงและขดลวดภายในอาจล้า คลาดเคลื่อน หรือเสียหายโดยสิ้นเชิง โดยเฉพาะในงานที่มีการสั่นสะเทือนสูง
- ไวต่อทิศทางการติดตั้ง: ต้องติดตั้งตามทิศทางที่ออกแบบไว้ (แนวตั้งหรือแนวนอน) เพราะแรงโน้มถ่วงทำให้ชุดสปริงมีการ preload
- ขนาดใหญ่และหนักกว่า: โดยทั่วไปมีขนาดใหญ่และหนักกว่า accelerometer สมัยใหม่มาก ซึ่งอาจเพิ่มมวลให้กับโครงสร้างน้ำหนักเบา
- ไวต่อสนามแม่เหล็ก: สนามภายนอกที่แรง เช่น บริเวณใกล้มอเตอร์ขนาดใหญ่ อาจเหนี่ยวนำเข้าขดลวดและทำให้ค่าที่อ่านผิดเพี้ยน
4. เครื่องวัดความเร็วเทียบกับเครื่องวัดความเร่ง
สำหรับการรวบรวมข้อมูลพกพาที่ทันสมัยและ การวินิจฉัยการสั่นสะเทือน, มาตรความเร่ง คือเซนเซอร์ที่เหมาะที่สุด การตอบสนองความถี่ของมันกว้างและราบเรียบกว่ามาก ดังนั้น accelerometer ตัวเดียวจึงจับได้ทั้งการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำจากความไม่สมดุลและการสั่นสะเทือนความถี่สูงมากจากความขัดข้องของตลับลูกปืนและเฟือง The เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือน จากนั้นจะอินทิเกรตสัญญาณความเร่งทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อแสดงความเร็วหรือการกระจัดตามต้องการ — เซนเซอร์ทนทานตัวเดียวครอบคลุมทุกอย่างที่ velometer ทำได้และมากกว่านั้นมาก นี่คือวิธีที่เครื่องมือพกพาแบบสองช่องสัญญาณ Balanset-1A ทำงานในภาคสนาม: รับสัญญาณความเร่งจาก accelerometer ของมัน อินทิเกรตเป็นความเร็วเพื่อประเมินความรุนแรงเทียบกับเกรด ISO และใช้สัญญาณเดียวกันวัดแอมพลิจูดและเฟสที่ 1× ซึ่งจำเป็นสำหรับการถ่วงสมดุลแบบระนาบเดียวและสองระนาบ หากคุณต้องการแปลงค่าระหว่างชนิดเซนเซอร์ เครื่องมือของเรา ตัวแปลงหน่วยการสั่นสะเทือน สลับระหว่าง mm/s, µm และ g ได้อย่างสะดวก
ดังนั้นปัจจุบัน velometer จึงพบได้ส่วนใหญ่ในฐานะเซนเซอร์ที่ติดตั้งถาวรบนเครื่องจักรความเร็วปานกลาง — พัดลม ปั๊ม และมอเตอร์ — โดยเฉพาะในโรงงานรุ่นเก่าที่ระบุทรานสดิวเซอร์ชนิดนี้ไว้ตั้งแต่เดิมและยังคงใช้งานได้ดีมาหลายทศวรรษ
