压电加速度计——剪切

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剪切模式加速度计是如何工作的?

剪切模式加速度计(振动传感器)设计特征传感晶体之间的中心柱和地震质量。
压缩环或螺柱对单元组件施加预加载力,以确保结构的刚性和线性行为。

在加速度作用下,质量会使感测晶体受到剪应力。这种应力导致压电材料的比例电输出。
输出由电极收集,并通过轻量级引线传送到ICP*传感器的内置信号调理电路,或直接传送到电荷模式类型的电连接器。

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通过将感测晶体从基座和外壳中分离出来。剪切模式加速度计擅长消除热瞬变和基座弯曲效应.此外,剪切几何本身的小尺寸,这促进了高频。
响应,同时最小化质量负荷对测试结构的影响。

结合了理想的特性,剪切式加速度计提供了最佳的性能。

如何选择加速度计

为特定的预测维护应用程序选择最佳加速度计可能是一项艰巨的任务,甚至对于最有经验的工程师来说也是如此。通常,这个过程可以过滤成一系列合格的问题。通过发现这些问题的答案,因为它适用于特定的应用程序,就可以确定最佳的振动监测解决方案。

问题1:正在测量什么?

这在一开始似乎是显而易见的,但停一下。实际测量的是什么?换句话说,目标是什么?预期是什么?我们要怎么做“数据”?振动可以用提供原始振动数据的加速度计或提供计算出的总均方根(RMS)振动的发射机来监测。分析人员发现原始振动读数是有用的,因为它们包含振动信号中的所有信息。真实的峰值振幅和振动频率。

总体均方根或峰值是有用的控制系统,如PLC,DCS。SCADA和PI由于其连续的4-20mA信号。有些应用程序同时使用这两种方法。通过确定应用程序所需的信号种类,可以显着地缩小搜索范围。另外,振动是用加速度、速度或位移来测量的吗?考虑到一些工业传感器可以输出温度和振动。最后,对一些应用程序(如垂直泵)进行了最好的监视。

在多个振动轴的情况下,应用程序是否需要单轴、双轴或三轴测量?

问题2:精确性或低成本

低成本加速度计与精密加速度计有两个主要区别.首先,精度单元通常接收完整的校准,即根据可用频率范围绘制灵敏度响应图。低成本加速度计接受单点校准,灵敏度只在一个频率上显示。第二,精密加速度计在灵敏度和频率范围等指标上有更严格的公差。


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(图1)

例如,精密加速度计的标称灵敏度可能为100 mV/g±5%(95至105 mV/g)(见图1),而低成本加速度计的灵敏度可能为100 mV/g±10°%(90至110 mV/g)。拥有数据采集系统的客户通常会将有关校准灵敏度的输入标准化。这使得一组低成本的传感器能够提供准确、可重复的数据。在频率方面,精密加速度计通常有最大偏差为5%的频率范围,而低成本传感器则可提供3dB频带。即便如此,一个低成本的传感器也能提供出色的频率响应。


问题3:振动振幅是多少?

被测振动的最大幅度或范围决定了可使用的传感器范围。典型的加速度计灵敏度标准应用(50g范围)为100 mV/g,低频或低幅应用(10g范围)为500 mV/g。4-20 mA发射机的一般工业应用通常使用0-25 mm;s或0-50 mm/s。


问题4:振动频率是多少?

物理结构和动力系统对不同的激励频率有不同的响应。振动传感器也一样。压电材料,本质上是作为高通滤波器,因此,即使是最好的压电传感器将有一个在0.2Hz附近的低频极限。作为一个具有一个自由度的动态系统,传感器具有固有频率。信号在固有频率上被大大放大,导致灵敏度和可能饱和的显著变化。大多数工业加速度计都有单极或双极RC滤波器,以对抗谐振频率的饱和激励。因此,选择包括感兴趣的每个频率的可用频率范围的传感器是至关重要的。


问题5:环境温度是多少?

具有极高温度的应用可能对内置于加速计和4-20mA发射机的电子设备构成威胁,电荷模式加速计可用于非常高温的应用。它们没有内置的电子设备,而是有远程电荷放大器。积分硬电荷模式加速度计
管线电缆适用于高于260°C的场合,如燃气轮机振动监测。


问题6:加速度计会浸在液体里吗?

带有整体聚氨酯电缆的工业加速度计可完全浸入液体中,以便永久安装。对于高压应用来说,在压力下测试传感器一小时是个好主意。如果应用程序是喷涂而不是完全浸入的话,通常也需要一个完整的电缆,例如机床上的切削液。

问题7:它会暴露在潜在的有害化学物质或碎片中吗?

工业加速度计可由耐腐蚀和耐化学腐蚀的不锈钢制成。考虑使用聚四氟乙烯电缆与耐腐蚀启动连接器,如果应用程序是在一个环境中的有害化学品。强烈建议对任何可疑化学品查阅化学配伍图。整体铠装电缆提供极好的保护,可能会接触到碎片,如切割芯片或工人的工具电缆。


问题8:是否需要顶部出口、侧出口或低档连接?

最终,传感器需要安装在方便的设备上。然而,传感器的几何形状对其性能几乎没有影响,但是诸如
确保维护工程师能够安全进入的可用空间和位置确实需要考虑。


问题9:特别批准

加速度计和4-2OmA变送器均经CSA和ATEX批准可用于危险地区。将所需的批准类型与传感器发布的批准进行比较,以确保其满足要求。


问题10:振动传感器技术

这也是值得考虑是指定剪切或压缩技术传感器。这个问题本身就可以控制一篇文章,但本质上,这一论点归结为剪切设计所提供的可靠、准确和可重复的性能,而早期的压缩技术可能对引起测量误差的基础弯曲和热瞬态效应敏感。


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