|
|
| • | |
Akcelerometr je přístroj, který měří vibrace nebo zrychlení při pohybu struktur (konstrukcí, části strojů a pod.). Síla způsobující vibrace nebo změnu pohybu (akceleraci) působí na hmotu snímače, která pak stlačuje piezoelektrický prvek generující elektrický náboj úměrný stlačení. Protože je elektrický náboj úměrný síle a hmota snímače je konstantní, je tedy elektrický náboj také úměrný zrychlení - akceleraci.
Jsou dva typy piezoelektrických akcelerometrů (snímačů vibrací). První typ má výstup s vysokou impedancí a jeho výstup může být připojován k měřícím přístrojům.Výstup s elektrickým nábojem však vyžaduje speciální přizpůsobení a přístroje většinou charakteristické pro vývojové pracoviště. Tento typ snímače se také používá při aplikacích s teplotou vyšší než 120 stupňů C, kde nízkoimpedanční modely nelze použít.
Druhý typ akcelerometru má výstup s nízkou impedancí. Obvykle je piezoelektrický prvek zabudován do mikroelektronického obvodu a FET tranzistor pak konvertuje tento náboj na napěťový výstup s nízkou impedancí a ten lze snadno připojovat na standardní měřící přístroje. Obvykle se tento typ používá v průmyslových provozech. Napájecí zdroj pro akcelerometry jako je ACC-PS1 poskytuje napájení 18 až 24V mikroelektronického obvodu konstantním proudem 2mA a odstraňuje tak kolísání středu u výstupního signálu +/- 5Vss, jenž je úměrný signálu mV/g akcelerometru. K těmto akcelerometrům patří také všechny modely dodávané Omegou.
.
Specifikace akcelerometrů (technická data)
Dynamický rozsah -
je to +/- maximální amplituda kterou lze změřit než se snímač poškodí. Je uváděn v násobku g.
Frekvenční odezva -
je určena hmotností snímače, piezoelektrickými vlastnostmi krystalu a rezonanční frekvencí krytu snímače. Je to frekvenční rozsah, v němž výstupní hodnota signálu akcelerometru má dovolenou odchylku +/-5%.
1g je zemské zrychlení 9,8 m/s2.
Uzemnění -
Zemnění signálu akcelerometrů je dvojím způsobem. Uzemněné akcelerometry mají s krytem spojen pól s nižším potenciálem. Protože je kryt snímače spojen se signálem a při montáži upevněn k vodivému materiálu, musí být věnována výběru snímače pozornost, abychom se vyhnuli problémům s rušením. Snímače s krytem odizolovaným od signálu jsou zase citlivé na indukované rušení.
Horní frekvenční limit -
Je to frekvence, kdy výstupní signál překročí dovolenou odchylku. Souvisí to vždy s mechanickou rezonancí daného snímače.
Dolní prahová frekvence -
Je to frekvence, při níž výstupní signál začíná klesat nebo jeho přesnost překračuje dovolenou mez. Není to zcela nulový signál, avšak citlivost velmi rychle s nižší frekvencí klesá.
Rušení -
Elektronické rušení je generováno v obvodech zesilovače. Toto frekvenční rušení může být buď širokopásmové nebo spektrální. Úrovně šumu jsou specifikovány v "g" např.: 0,0025g ; 2 - 25000Hz. Šum obvykle klesá s frekvencí a rušení na nízkých frekvencích tak bývá větším problémem než na frekvencích vysokých.
Rezonanční frekvence -
je to frekvence na níž snímač rezonuje nebo zvučí. Frekvenční měření se snímači zrychlení se provádějí pod touto rezonanční frekvencí.
Citlivost -
je to výstupní napětí snímače při měření určité síly vyjádřené v "g". Akcelerometry se dělí do dvou kategorií - s citlivostí 10mV/g nebo 100mV/g. Frekvence střídavého výstupního napětí odpovídá frekvenci vibrací. Výstupní úroveň napětí odpovídá amplitudě vibrací. Akcelerometry s nízkou úrovní výstupu se používají k měření vyšších úrovní vibrací, zatímco akcelerometry s vysokou úrovní výstupu jsou používány k měření nízkých úrovní vibrací.
Teplotní vliv (citlivost na teplotu) -
je to výstupní napětí na stupeň Celsia měřené teploty. Snímače jsou teplotně kompenzovány s cílem udržení změn výstupního signálu v daných limitech v daném rozsahu teploty.
Teplotní rozsah -
je limitován integrovaným obvodem konvertujícím elektrický náboj na nízkoimpedanční výstup. Typický rozsah je -50 až 120 stupňů C.
Výběr snímače zrychlení - akcelerometru
Při výběru akcelerometru pro určitou aplikaci se musí brát zřetel na následující podmínky.
- jaká je amplituda měřených vibrací?
- jaká je frekvence měřených vibrací?
- jaký je rozsah teploty dané instalace?
- jaká je velikost a tvar (vibračního, frekvenčního) signálu, který se má měřit?
- jsou tam elektromagnetická pole?
- je v dané oblasti vysoká úroveň elektrického rušení?
- je povrch, kde má být umístěn snímač, uzemněn?
- je okolní prostředí korozivní?
- vyžaduje se v daném prostředí instalace přístrojů v nevýbušném provedení?
- je dané prostředí vlhké nebo se skrápějící vodou?
Dále je třeba vzít v úvahu:
Hmotnost akcelerometrů by měla být mnohem menší než hmotnost monitorovaného objektu - systému.
Dynamický rozsah akcelerometru má být širší než je předpokládaný rozsah amplitudy.
Frekvenční rozsah akcelerometru má odpovídat předpokládanému rozsahu frekvence.
Citlivost akcelerometru by měla být dostatečná, aby výstupní signál byl kompatibilní s návaznými měřícími a vyhodnocovacími přístroji.
Použijte snímač s nízkou citlivostí pro měření vibrací s vysokou amplitudou a naopak snímač s vysokou citlivostí použijte k měření vibrací s malou amplitudou.
Montáž
Snímač musí být upevněn přímo na povrch stroje, aby měření vibrací bylo správné a přesné. Doporučují se následující způsoby montáže:
- plochý montážní magnet
- dvoupólový montážní magnet
- lepidla (epoxy/kyanoacrylát)
- závrtný šroub
- izolovaný šroub
Montáž pomocí magnetů je zpravidla dočasná.
Používá se k upevnění akcelerometrů k feromagnetickým materiálům různých strojů, zařízení, motorů. Umožňují, aby se snímač snadno umístil na různá místa v dané oblasti. Dvoupólové montážní magnety se používají k montáži akcelerometru na zakřivené feromagnetické povrchy.
Lepidla a závitové šrouby slouží ke stálé instalaci.
Lepidla jako epoxydy nebo kyanoacryláty se osvědčily jako uspokojivé spojení pro většinu aplikací. Vrstva lepidla musí být velmi tenká, aby se omezilo nežádoucí zatlumování vibrací vlivem pružnosti vrstvy lepidla. K demontáži nalepeného akcelerometru se používá klíč nasazený na matici snímače, s nímž se utrhne snímač od plochy s lepidlem. Nepoužívejte kladivo! Údery by se snímač zničil.
Montážní závitové šrouby se používají přednostně.
Je nutné však vrtání a řezání závitů, avšak spojení je pevné a spolehlivé. Postupuje se však pečlivě, aby nedošlo k poškození snímače nebo stržení závitů.
|
|
