Hiểu về máy đo gia tốc chế độ điện áp
Định nghĩa: Máy đo gia tốc chế độ điện áp là gì?
Máy đo gia tốc chế độ điện áp là một máy đo gia tốc áp điện với bộ phận điện tử điều hòa tín hiệu tích hợp chuyển đổi điện tích trở kháng cao từ phần tử áp điện thành điện áp đầu ra trở kháng thấp. Thuật ngữ này về cơ bản đồng nghĩa với Máy đo gia tốc IEPE (Integrated Electronics Piezo-Electric) và ICP® (Integrated Circuit Piezoelectric, nhãn hiệu của PCB Piezotronics). Ký hiệu “chế độ điện áp” nhấn mạnh rằng đầu ra là điện áp (thường là mV trên g) chứ không phải điện tích (pC trên g), phân biệt với máy đo gia tốc chế độ điện tích.
Máy đo gia tốc chế độ điện áp đã trở thành tiêu chuẩn áp đảo trong công nghiệp rung động Giám sát, chiếm hơn 95% ứng dụng nhờ tính đơn giản (không cần bộ khuếch đại ngoài), dễ sử dụng (kết nối hai dây đơn giản) và hiệu quả về chi phí. Việc hiểu rằng chế độ điện áp, IEPE và ICP về cơ bản đều đề cập đến cùng một công nghệ giúp dễ dàng tìm hiểu thông số kỹ thuật sản phẩm và tài liệu.
Đặc điểm chính
Điện tử tích hợp
- Bộ khuếch đại vi điện tử được tích hợp vào vỏ cảm biến
- Chuyển đổi điện tích trở kháng cao thành điện áp trở kháng thấp
- Thông thường sử dụng bộ khuếch đại FET hoặc IC
- Được cung cấp năng lượng bởi dòng điện không đổi từ dụng cụ đo lường
Định dạng đầu ra
- Sensitivity: Thông thường là 10-1000 mV/g
- Chung: Tiêu chuẩn công nghiệp 100 mV/g
- Loại tín hiệu: Điện áp AC tỷ lệ thuận với gia tốc
- Trở kháng: Thấp (Trở kháng đầu ra < 100 ohms)
Yêu cầu về nguồn điện
- Dòng điện không đổi: 2-20 mA điển hình (4 mA phổ biến)
- Điện áp cung cấp: 18-30 VDC
- Điện áp phân cực: 8-12 VDC trên đầu ra
- Hai dây: Nguồn điện và tín hiệu trên cùng một cáp
Thuận lợi
Hệ thống đơn giản
- Không có bên ngoài bộ khuếch đại điện tích yêu cầu
- Kết nối trực tiếp với thiết bị
- Tổng chi phí hệ thống thấp hơn
- Giảm độ phức tạp và điểm lỗi
Khả năng cáp
- Ổ đĩa trở kháng thấp truyền cáp dài (đến 300m)
- Cáp đồng trục tiêu chuẩn giá rẻ
- Khả năng chống ồn tốt
- Cài đặt linh hoạt
Dễ sử dụng
- Hoạt động cắm và chạy đơn giản
- Yêu cầu thiết lập tối thiểu
- Giao diện chuẩn hóa
- Tương thích rộng rãi với các nhạc cụ
So sánh với Chế độ sạc
Ưu điểm của Chế độ điện áp (IEPE)
- Hệ thống đơn giản hơn (không có bộ khuếch đại bên ngoài)
- Chi phí thấp hơn
- Khả năng cáp dài
- Khả năng chống ồn tốt hơn
- Dễ sử dụng hơn
Ưu điểm của chế độ sạc
- Khả năng chịu nhiệt độ cao hơn (lên đến 650°C so với 175°C)
- Độ cứng bức xạ (ứng dụng hạt nhân)
- Không có thiết bị điện tử chủ động nào bị hỏng
- Chỉ dành cho các ứng dụng chuyên biệt
Lựa chọn
- Chế độ điện áp: 95%+ ứng dụng công nghiệp
- Chế độ sạc: Chỉ khi nhiệt độ > 175°C hoặc có bức xạ
Thông số kỹ thuật chung
Tùy chọn độ nhạy
- 10 mV/g: Độ rung, sốc cao (phạm vi ±500g)
- 50 mV/g: Mục đích chung (phạm vi ±100g)
- 100 mV/g: Tiêu chuẩn công nghiệp (phạm vi ±50g)
- 500-1000 mV/g: Độ rung thấp, độ chính xác (phạm vi ±5-10g)
Đáp ứng tần số
- Tần số thấp: 0,5-5 Hz (-3 dB, kết nối AC)
- Tần số cao: đến cộng hưởng (10-70 kHz tùy thuộc vào kích thước)
- Có thể sử dụng ở tần số cộng hưởng 1/3
Xếp hạng nhiệt độ
- Tiêu chuẩn: -50 đến +120°C
- Mở rộng: -50 đến +150°C
- Nhiệt độ cao: -50 đến +175°C
- Trên 175°C: cần chế độ sạc
Các biến thể và công nghệ
Biến thể thiết kế
- Chế độ nén IEPE (phổ biến nhất, tiết kiệm)
- Chế độ cắt IEPE (cao cấp, hiệu suất tốt hơn)
- Đầu ra khác biệt (khả năng loại bỏ chế độ chung tốt hơn)
- Độ ồn thấp (độ ồn nền cực thấp để có độ chính xác)
Các loại gói
- Công nghiệp (kín khí, chắc chắn)
- Thu nhỏ (kích thước nhỏ cho các ứng dụng có không gian hạn chế)
- Ba trục (ba trục trực giao trong một gói)
- Siêu nhỏ (< 10 gram)
Làm rõ thuật ngữ
Các thuật ngữ tương đương
- Chế độ điện áp: Mô tả chung
- IEPE: Điện tử tích hợp Piezo-Electric (thuật ngữ chuẩn)
- ICP®: Mạch tích hợp áp điện (thương hiệu PCB Piezotronics)
- CCLD: Truyền động dòng điện không đổi (thuật ngữ Brüel & Kjær)
- Deltatron: Tên thương hiệu Brüel & Kjær
- Tất cả: Công nghệ cơ bản giống nhau với thiết bị điện tử tích hợp và nguồn điện không đổi
Thực hành tốt nhất
Lựa chọn
- Độ nhạy 100 mV/g cho máy móc thông thường
- Vỏ bọc công nghiệp cho môi trường khắc nghiệt
- Xếp hạng nhiệt độ thích hợp cho ứng dụng
- Được niêm phong kín cho môi trường bị ô nhiễm
Cài đặt
- Giá đỡ đinh tán cho phép đo tần số cao
- Keo dán cho các công trình lắp đặt bán cố định
- Từ tính cho khảo sát tuyến đường
- Thích hợp lắp ráp quan trọng cho hiệu suất
BẢO TRÌ
- Định kỳ sự định cỡ (hàng năm cho mục đích quan trọng)
- Kiểm tra cáp
- Xác minh lắp đặt
- Kiểm tra chức năng trước khi đo lường quan trọng
Cảm biến gia tốc chế độ điện áp (IEPE/ICP) là cảm biến chủ lực trong giám sát rung động công nghiệp hiện đại, kết hợp ưu điểm của cảm biến áp điện với thiết bị điện tử tích hợp để mang lại sự đơn giản và độ tin cậy cao. Sự thống trị của chúng trong lĩnh vực này phản ánh sự cân bằng tối ưu giữa hiệu suất, chi phí và tính dễ sử dụng cho phần lớn các ứng dụng giám sát và chẩn đoán tình trạng máy móc quay.