Wybór przemysłowego czujnika drgań. Co wziąć pod uwagę?

Kategoria: Blog

czujnik drgań

Niektóre maszyny przemysłowe mogą powodować drgania szkodliwe dla pracowników, konstrukcji budynku lub negatywnie wpływające na procesy produkcyjne. Badanie drgań możliwe jest za pomocą odpowiedniego systemu pomiarowego. Czym kierować się przy doborze czujnika?

Główne informacje dotyczące wyboru 

Pomiar wibracji wykonuje się w celu sprawdzenia struktury poddawanej dużym naprężeniom, oceny stanu technicznego maszyny lub zbadania szkodliwości drgań. Najczęściej stosowaną metodą jest umieszczenie sensora bezpośrednio na obiekcie, lecz nie w każdej sytuacji jest to równie skuteczne. Drgania są przetwarzane na sygnał elektryczny proporcjonalny do chwilowego przyspieszenia obiektu. Do prawidłowej rejestracji należy dobrać system pomiarowy dostosowany do mierzonych wielkości. Może on np. pracować w trudnych warunkach lub wyłapywać wibracje w niższym paśmie częstotliwości. Znaczenie ma cena, wielkość, montaż i zasilanie. Najważniejszy jest jednak wybór określonego rodzaju czujników. Muszą one wykazywać się wysoką precyzją oraz powinny być wykonane z wytrzymałych i lekkich materiałów. W ten sposób zapewnia się odporność na różnego rodzaju czynniki mogące zaburzyć wyniki testów i przy tym nie zwiększa się ciężaru badanego obiektu.

Rodzaje akceleratorów 

Akceleratory pojemnościowe wykonane w technologii MEMS mają masę zaczepioną na sprężynach. Znajdująca się na masie okładka kondensatora grzebieniowego pod wpływem siły ulega przesunięciu, co powoduje zmianę pojemności. Do zastosowań przemysłowych czujniki tego typu mogą być niewystarczające, ponieważ wykazują małą dokładność dla sygnałów o wyższej częstotliwości i większej amplitudzie.

W przemyśle zdecydowanie lepiej radzą sobie akcelerometry piezoelektryczne IEPE, które przetwarzają drgania mechaniczne na sygnał analogowy pod wpływem gwałtownego wychylenia z położenia równowagi. Element sensoryczny najczęściej wykonany jest z spieków ceramiki i dzięki odkształceniu struktury wytwarza ładunek elektryczny. Następnie układ scalony zamienia sygnał z elementu sensorycznego na sygnał o niskiej impedancji. Ten czujnik wykazuje się wysoką czułością i dokładnością. Sygnał może być podany bezpośrednio na wejście rejestratora z zasilaniem IEPE, co umożliwia monitoring stanu obiektu.

Piezoelektryczne akcelerometry ładunkowe mogą być używane w bardzo trudnych warunkach otoczenia, ponieważ nie mają żadnych elementów elektronicznych. Najczęściej znajdują zastosowanie w strefach o podwyższonej temperaturze, sięgającej powyżej 160 stopni Celsjusza. Wyjście ładunkowe charakteryzuje się wysoką impedancją, a to wymaga ekranowanych przewodów, które zminimalizują szumy otoczenia.

Akceleratory piezorezystancyjne działają poprzez odkształcanie się materiału, co powoduje zmianę jego rezystancji przetwarzanej na sygnał elektryczny. Charakteryzują się one szerokim pasmem pomiarowym. Mogą więc rejestrować wysokie częstotliwości oraz sygnały wolnozmienne.

Bardzo często stosuje się akcelerometry napięciowe IEPE, które mają wyjście napięciowe o niskiej impedancji. Do pracy wymagają źródła o stałej wartości prądu zasilania od 2 do 20 mA. Zakres stosowania tych czujników wynosi średnio od -40 do 125oC, jednak w większości przypadków to wystarcza.