Розуміння велометра (датчика швидкості)
A велометр, офіційніша назва — перетворювач швидкості або датчик швидкості, — це різновид перетворювач використовується для вимірювання вібрація. Його визначальна особливість полягає в тому, що він генерує електричний сигнал, безпосередньо пропорційний швидкість поверхні, що вібрує, до якої він прикріплений. Це відрізняє його від акселерометр, вихідний сигнал якого пропорційний прискорення, а також від зонд наближення, вихідний сигнал якого пропорційний зміщення.
1. Визначення: що таке велометр?
Оскільки швидкість є параметром, який більшість міжнародних стандартів використовують для оцінки плавності роботи машини, датчик, що безпосередньо вимірює швидкість, є концептуально привабливим. Класичний велометр — це автономний пристрій із самостійним виробленням сигналу: він не потребує джерела живлення чи кондиціонування сигналу для отримання придатного вихідного сигналу. Хоча сьогодні він менш поширений, ніж акселерометр у сучасних портативних засобах збору даних, велометр має справжнє практичне застосування — зокрема, у стаціонарному моніторингу машин середньої швидкості та як представник ширшого сімейства сейсмічні перетворювачі що вимірюють рух відносно вільного простору, а не відносно нерухомої конструкції.
2. Як працює велометр
Традиційні велометри є електродинамічними датчиками. Вони працюють за тим самим принципом, що й динамічний мікрофон або звукознімач гітари, підпорядковуючись закону електромагнітної індукції Фарадея:
- Всередині корпусу розміщено котушку дроту, підвішену на м'яких пружинах.
- Постійний магніт жорстко закріплений у корпусі.
- Коли датчик встановлюється на вібруючу машину, корпус і магніт переміщуються разом із поверхнею машини.
- Завдяки своїй інерції котушка, підвішена на пружині, прагне залишатися нерухомою в просторі (це і є сейсмічний принцип).
- Відносний рух між рухомим магнітом і майже нерухомою котушкою індукує в котушці напругу.
- Згідно із законом Фарадея, ця індукована напруга прямо пропорційна швидкості відносного руху — саме та величина, яку ми хочемо отримати.
Система пружина–маса поводиться таким чином лише вище власної власна частота (зазвичай близько 8–10 Гц), що і визначає нижню межу частотного діапазону датчика. Також існують сучасні “п’єзоелектричні велометри”: по суті, це акселерометри з вбудованою електронною інтеграція схемою, яка перетворює прискорення на сигнал швидкості безпосередньо всередині датчика, обходячи крихкі рухомі частини електродинамічної конструкції.
3. Переваги та недоліки велометрів
Переваги
- Безпосереднє вимірювання швидкості: вони вимірюють швидкість безпосередньо — параметр, що найчастіше використовується для оцінки інтенсивність вібрації на машинах загального призначення приблизно в діапазоні від 10 Гц до 1 000 Гц (згідно з ISO 20816, сучасним наступником ISO 10816). Інтегрування в аналізаторі не потрібне, що спрощує ланцюг сигналу.
- Автономний (пасивний): традиційні електродинамічні велометри генерують власний сигнал і не потребують зовнішнього живлення, що є корисним у деяких промислових інсталяціях та установках у вибухонебезпечних зонах.
- Хороша реакція на низьких частотах: вище своєї власної частоти вони, як правило, чутливіші на нижчих частотах, ніж більшість акселерометрів загального призначення, що забезпечує сильний, чистий сигнал там, де проявляються дисбаланс і розцентрування.
Недоліки
- Обмежений частотний діапазон: їхній робочий діапазон вужчий, ніж в акселерометра. Вони не підходять для реєстрації високочастотних ударних імпульсів від дефекти підшипників або дефекти шестерень, які значно перевищують їхню частоту зрізу.
- Moving parts: внутрішній вузол пружини та котушки може зношуватися, дрейфувати або повністю виходити з ладу, особливо в умовах інтенсивної вібрації.
- Чутливість до орієнтації: їх необхідно встановлювати в тій орієнтації, для якої вони призначені (вертикальній або горизонтальній), оскільки сила тяжіння попередньо навантажує пружинну підвіску.
- Більші та важчі: вони, як правило, значно більші та важчі за сучасний акселерометр, що може додатково навантажувати легкі конструкції.
- Чутливість до магнітних полів: сильні зовнішні поля, наприклад поблизу великих електродвигунів, можуть наводитися в котушку та спотворювати показання.
4. Велометр проти акселерометра
Для сучасного портативного збору даних та вібраційна діагностика, той/та/те акселерометр є переважним датчиком. Його частотна характеристика значно ширша та рівніша, тому один акселерометр охоплює як низькочастотну вібрацію від дисбалансу, так і високочастотну вібрацію від дефектів підшипників і зубчастих передач. аналізатор вібрації потім електронно інтегрує сигнал прискорення для відображення швидкості або переміщення на вимогу — один надійний датчик, що замінює все, що робив велометр, і значно більше. Саме так переносний двоканальний Балансет-1а працює в полі: він отримує прискорення від акселерометрів, інтегрує до швидкості для оцінки жорсткості відповідно до класів ISO та використовує той самий сигнал для вимірювання амплітуди та фази 1× для балансування в одній і двох площинах. Якщо Вам потрібно перераховувати показання між типами датчиків, наш Конвертер одиниць вібрації вільно переводить між mm/s, µm та g.
Велометри нині зустрічаються переважно як стаціонарні датчики на машинах із середньою швидкістю обертання — вентиляторах, насосах і електродвигунах — особливо на старих підприємствах, де вони були спочатку встановленим вимірювальним перетворювачем і продовжують надійно служити десятиліття за десятиліттям.
