ทำความเข้าใจเครื่องวัดความเร่งโหมดแรงดันไฟฟ้า
คำจำกัดความ: Accelerometer โหมดแรงดันไฟฟ้าคืออะไร?
เครื่องวัดความเร่งโหมดแรงดันไฟฟ้า เป็น เครื่องวัดความเร่งแบบเพียโซอิเล็กทริก ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ปรับสภาพสัญญาณในตัวที่แปลงประจุความต้านทานสูงจากองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกเป็นเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าความต้านทานต่ำ คำนี้มีความหมายเหมือนกันกับ เครื่องวัดความเร่ง IEPE (Integrated Electronics Piezo-Electric) และ ICP® (Integrated Circuit Piezoelectric ซึ่งเป็นเครื่องหมายการค้าของ PCB Piezotronics) คำว่า “โหมดแรงดันไฟฟ้า” เน้นย้ำว่าเอาต์พุตเป็นแรงดันไฟฟ้า (โดยทั่วไปคือ mV ต่อกรัม) ไม่ใช่ประจุ (pC ต่อกรัม) ซึ่งทำให้แตกต่างจากเครื่องวัดความเร่งแบบโหมดประจุ.
เครื่องวัดความเร่งแบบโหมดแรงดันไฟฟ้ากลายเป็นมาตรฐานที่แพร่หลายในอุตสาหกรรม การสั่นสะเทือน การตรวจสอบที่ครอบคลุมการใช้งานมากกว่า 95% เนื่องจากความเรียบง่าย (ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องขยายเสียงภายนอก) ใช้งานง่าย (เชื่อมต่อแบบสองสาย) และคุ้มค่า การเข้าใจว่าโหมดแรงดันไฟฟ้า IEPE และ ICP ล้วนอ้างอิงถึงเทคโนโลยีที่เหมือนกันโดยพื้นฐาน ช่วยให้เข้าใจข้อมูลจำเพาะและเอกสารประกอบของผลิตภัณฑ์ได้.
ลักษณะสำคัญ
อิเล็กทรอนิกส์แบบบูรณาการ
- เครื่องขยายเสียงไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งอยู่ในตัวเรือนเซ็นเซอร์
- แปลงประจุความต้านทานสูงเป็นแรงดันไฟฟ้าความต้านทานต่ำ
- โดยทั่วไปใช้เครื่องขยายสัญญาณ FET หรือ IC
- ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้าคงที่จากเครื่องมือวัด
รูปแบบผลลัพธ์
- Sensitivity: โดยทั่วไป 10-1000 mV/g
- ทั่วไป: มาตรฐานอุตสาหกรรม 100 mV/g
- ประเภทสัญญาณ: แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เป็นสัดส่วนกับความเร่ง
- อิมพีแดนซ์: ต่ำ (อิมพีแดนซ์เอาต์พุต < 100 โอห์ม)
ความต้องการพลังงาน
- กระแสคงที่: โดยทั่วไป 2-20 mA (4 mA ทั่วไป)
- แรงดันไฟฟ้าที่จ่าย: 18-30 โวลต์ดีซี
- แรงดันไบอัส: 8-12 VDC บนเอาต์พุต
- สองสาย: กำลังไฟและสัญญาณบนสายเดียวกัน
ข้อดี
ความเรียบง่ายของระบบ
- ไม่มีภายนอก เครื่องขยายประจุไฟฟ้า ที่จำเป็น
- การเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องมือ
- ต้นทุนระบบรวมลดลง
- ลดความซับซ้อนและจุดล้มเหลว
ความสามารถของสายเคเบิล
- ไดรฟ์ความต้านทานต่ำสายยาว (ถึง 300 เมตร)
- สายโคแอกเซียลมาตรฐานราคาไม่แพง
- ทนทานต่อเสียงรบกวนได้ดี
- การติดตั้งที่ยืดหยุ่น
ความสะดวกในการใช้งาน
- การทำงานแบบปลั๊กแอนด์เพลย์ที่เรียบง่าย
- จำเป็นต้องมีการตั้งค่าขั้นต่ำ
- อินเทอร์เฟซมาตรฐาน
- เข้ากันได้ดีกับเครื่องดนตรี
การเปรียบเทียบกับโหมดชาร์จ
ข้อดีของโหมดแรงดันไฟฟ้า (IEPE)
- ระบบที่ง่ายกว่า (ไม่มีเครื่องขยายเสียงภายนอก)
- ต้นทุนต่ำกว่า
- ความสามารถสายยาว
- ภูมิคุ้มกันเสียงรบกวนที่ดีขึ้น
- ใช้งานง่ายยิ่งขึ้น
ข้อดีของโหมดชาร์จ
- ความสามารถในการรับอุณหภูมิที่สูงขึ้น (ถึง 650°C เทียบกับ 175°C)
- ความแข็งของรังสี (การประยุกต์ใช้พลังงานนิวเคลียร์)
- ไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานไม่ได้ที่จะล้มเหลว
- เฉพาะการใช้งานเฉพาะทางเท่านั้น
การคัดเลือก
- โหมดแรงดันไฟฟ้า: 95%+ ของการใช้งานอุตสาหกรรม
- โหมดการชาร์จ: เฉพาะเมื่ออุณหภูมิ > 175°C หรือมีรังสี
ข้อมูลจำเพาะทั่วไป
ตัวเลือกความไว
- 10 มิลลิโวลต์/กรัม: การสั่นสะเทือนสูง แรงกระแทก (ช่วง ±500 กรัม)
- 50 มิลลิโวลต์/กรัม: วัตถุประสงค์ทั่วไป (ช่วง ±100 กรัม)
- 100 มิลลิโวลต์/กรัม: มาตรฐานอุตสาหกรรม (ช่วง ±50 กรัม)
- 500-1000 มิลลิโวลต์/กรัม: การสั่นสะเทือนต่ำ ความแม่นยำ (ช่วง ±5-10g)
การตอบสนองความถี่
- ความถี่ต่ำ: 0.5-5 Hz (-3 dB, AC coupled)
- ความถี่สูง: ถึงความถี่เรโซแนนซ์ (10-70 kHz ขึ้นอยู่กับขนาด)
- ใช้งานได้ถึงความถี่เรโซแนนซ์ 1/3
ระดับอุณหภูมิ
- มาตรฐาน: -50 ถึง +120°C
- ขยาย: -50 ถึง +150°C
- อุณหภูมิสูง: -50 ถึง +175°C
- สูงกว่า 175°C: ต้องใช้โหมดชาร์จ
รูปแบบและเทคโนโลยี
รูปแบบการออกแบบที่หลากหลาย
- IEPE โหมดการบีบอัด (ทั่วไป, ประหยัด)
- โหมดเฉือน IEPE (พรีเมียม ประสิทธิภาพดีกว่า)
- เอาต์พุตแบบดิฟเฟอเรนเชียล (การปฏิเสธโหมดทั่วไปที่ดีกว่า)
- เสียงรบกวนต่ำ (พื้นเสียงรบกวนต่ำมากเพื่อความแม่นยำ)
ประเภทแพ็คเกจ
- อุตสาหกรรม (ปิดผนึกอย่างแน่นหนา ทนทาน)
- ขนาดเล็ก (ขนาดเล็กสำหรับการใช้งานในพื้นที่จำกัด)
- ไตรแอกเซียล (แกนสามแกนตั้งฉากในแพ็คเกจเดียว)
- ซับมินิเอเจอร์ (< 10 กรัม)
การชี้แจงคำศัพท์
เงื่อนไขเทียบเท่า
- โหมดแรงดันไฟฟ้า: ตัวระบุทั่วไป
- ไออีพีอี: อิเล็กทรอนิกส์แบบบูรณาการ Piezo-Electric (เทอมมาตรฐาน)
- ไอซีพี®: วงจรรวมเพียโซอิเล็กทริก (เครื่องหมายการค้า PCB Piezotronics)
- ซีซีแอลดี: ไดรฟ์กระแสไฟคงที่ (คำBrüel & Kjær)
- เดลตาตรอน: ชื่อแบรนด์ Brüel & Kjær
- ทั้งหมด: เทคโนโลยีพื้นฐานเดียวกันที่มีระบบอิเล็กทรอนิกส์ในตัวและพลังงานกระแสคงที่
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด
การคัดเลือก
- ความไว 100 mV/g สำหรับเครื่องจักรทั่วไป
- ที่อยู่อาศัยระดับอุตสาหกรรมสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
- ระดับอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน
- ปิดผนึกอย่างแน่นหนาสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการปนเปื้อน
การติดตั้ง
- การติดตั้งแบบสตั๊ดสำหรับการวัดความถี่สูง
- กาวสำหรับการติดตั้งแบบกึ่งถาวร
- แม่เหล็กสำหรับการสำรวจเส้นทาง
- เหมาะสม การติดตั้ง สำคัญต่อประสิทธิภาพการทำงาน
การซ่อมบำรุง
- เป็นระยะ การสอบเทียบ (รายปีสำหรับวิกฤต)
- การตรวจสอบสายเคเบิล
- การตรวจสอบการติดตั้ง
- การตรวจสอบฟังก์ชันก่อนการวัดที่สำคัญ
เครื่องวัดความเร่งแบบโหมดแรงดันไฟฟ้า (IEPE/ICP) คือเซ็นเซอร์หลักสำหรับการตรวจสอบการสั่นสะเทือนในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ผสานรวมข้อดีของการถ่ายโอนสัญญาณแบบเพียโซอิเล็กทริกเข้ากับระบบอิเล็กทรอนิกส์แบบบูรณาการเพื่อความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือ จุดเด่นของเครื่องวัดความเร่งนี้สะท้อนให้เห็นถึงความสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างประสิทธิภาพ ต้นทุน และความสะดวกในการใช้งาน สำหรับการใช้งานด้านการตรวจสอบสภาพเครื่องจักรหมุนและการวินิจฉัยส่วนใหญ่.