На какой частоте рекомендуется определять поперечную чувствительность датчика

Страница 2: ГОСТ ИСО 5347-0-95. Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 0. Общие положения (76431)

Альтернативным является метод, при котором эталонный и ис­пытуемый датчики крепят на площадке внутри термокамеры. Этот метод ограничен диапазоном температур, в котором известны темпе­ратурные свойства эталонного датчика.

Для датчиков, чувствительных к статическому ускорению, изме­ряют разбаланс нуля при максимальной и минимальной температу­рах.

Датчики с внутренним демпфированием больше 10 % критичес­кого демпфирования следует калибровать как минимум на четырех частотах при одном значении амплитуды вибрации и при пяти зна­чениях температуры, включая комнатную. Этот метод должен при­меняться при испытаниях, например, датчиков электродинамичес­кого типа, в которых используются катушки с проводом. Частоты выбирают из частотного диапазона в зависимости от предполагаемо­го использования.

У пьезоэлектрических датчиков после их стабилизации при мак­симальной температуре измеряют внутреннюю емкость и сопротив­ление. При этом, если его сопротивление настолько низкое, что вли­яет на низкочастотную область характеристики применяемого уси­лителя, необходимо откалибровать датчик в низкочастотной области при этой температуре. Для адекватного описания частотной характе­ристики испытания проводят на нескольких частотах. При этом ка­либруется полная система с использованием того усилителя, кото­рый будет эксплуатироваться с датчиком.

Температурную чувствительность вычисляют как разность между чувствительностью датчика, измеренной при нормальной темпера­туре (20 °С) на частоте из диапазона частот, в котором частотная характеристика датчика линейна, и чувствительностью датчика при испытательной температуре. Эта разность выражается в процентах от чувствительности при нормальной температуре. Желательно ис­пользовать датчики, температурная чувствительность которых не превышает 15 % во всем рабочем диапазоне температур.

Примечание — Высокая температура может влиять как на частотную характеристику в низкочастотной области, так и на помехоустойчивость и стабиль­ность системы датчик — усилитель.

1. Чувствительность пьезоэлектрических датчиков к перепаду температур

Пьезоэлектрические датчики под действием перепада температур генерируют пироэлектрический сигнал. Это особенно очевидно для ферроэлектрических материалов. Значение пироэлектрического вы­ходного сигнала зависит от химического состава кристалла и конст­рукции датчика. Обычно частота пироэлектрического выходного сиг­нала значительно меньше 1 Гц. Большинство пироэлектрических сигналов датчика фильтруются благодаря частотным характеристи­кам усилителей в низкочастотной области. Таким образом, пиро­электрический выходной сигнал зависит от скорости изменения тем­пературы и от характеристик усилителя и датчика, используемых совместно.

Пироэлектрические испытания проводят, используя тот тип уси­лителя, с которым обычно используется датчик. Датчик крепят к алюминиевому бруску обычным способом крепления. Их быстро погружают в ванну с ледяной водой или другой подходящей жидко­стью, температура которой отличается от нормальной приблизитель­но на 20 °С. Жидкость в ванне должна быть оговорена. Масса бруска должна быть приблизительно в 10 раз больше массы датчика. Долж­ны быть приняты меры предосторожности, чтобы жидкость не про­никла в датчик или чтобы сопротивление электрической изоляции не снизилось при соприкосновении с жидкостью и т. д. Максималь­ное значение выходного сигнала усилителя и время от начала погру­жения до момента достижения этого максимума измеряют на осцил­лографе постоянного тока или на самописце. Если выходной сигнал в течение первых двух секунд изменит полярность и достигнет мак­симума противоположной полярности, то значение и время этого максимума тоже должны быть зарегистрированы.

Для датчиков ускорения чувствительность к перепаду температур выражают в м • с -2 /°С и определяют как частотное от деления макси­мального выходного сигнала датчика на произведение разницы меж­ду температурой жидкости в ванне и нормальной температурой на чувствительность датчика.

В особых случаях используют усилители, имеющие низкочастот­ную область значительно шире. Пироэлектрические испытания сле­дует проводить с использованием именно таких специфических уси­лителей. Для случаев, когда скорость изменения температур сильно отличается от получаемой при условиях, описанных выше, могут быть проведены испытания, имитирующие определенное изменение тем­пературы.

1. Относительная поперечная чувствительность датчика

Относительную поперечную чувствительность обычно определяют на одной частоте ниже 500 Гц. Используемая частота должна быть оговорена.

Синусоидальное движение воспроизводят на частоте, на которой движение в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, как минимум в 100 раз больше движения в направлении оси чувствитель­ности. Для значений относительной поперечной чувствительности мень­ше 1 % это требование является трудновыполнимым, поэтому для по­лучения достоверных значений относительной поперечной чувствитель­ности необходима большая осторожность и высокая квалификация.

Датчик крепят перпендикулярно направлению входного движения с помощью специального приспособления, позволяющего поворачи­вать его вокруг оси чувствительности на 360 0 с шагом не более 45°. Поворачивая датчик определяют его максимальный выходной сигнал в поперечном направлении.

1. Примечание — Экспериментальные исследования поперечной чувствитель­ности датчиков свидетельствуют о ее независимости от частоты до 2000 Гц. В настоящее время имеются ограниченные данные о поперечной чувствительности датчиков в частотном диапазоне от 2000 до 10000 Гц. Они обычно показывают, что поперечная чувствительность в этом диапазоне частот такого же порядка, как и на низких частотах (менее 500 Гц). Обычно считается, что у датчиков с осевой резонан­сной частотой более 30 кГц частота резонанса в поперечном направлении более 10 кГц и, следовательно, находится за рабочим диапазоном частот датчика. Для других типов вибрационных датчиков информации еще меньше. По возможности должна быть определена низшая частота резонанса датчика в поперечном направлении.Ротационная чувствительность датчика

Некоторые линейные датчики вибрации восприимчивы к рота­ционному воздействию. Примерами таких датчиков являются изгиб- ные пьезоэлектрические и пьезорезистивные датчики ускорения и маятниковые сбалансированные (серво) датчики. В настоящее время из-за недостаточной изученности и отсутствия соответствующих средств испытаний не могут быть стандартизованы методы определения рота­ционной чувствительности датчиков. Однако внимание к существова­нию ротационной чувствительности привлечено и нужно принимать меры предосторожности при других испытаниях для того, чтобы пре­дотвратить погрешность измерения от этого эффекта.

1. Деформационная чувствительность датчика

Предпочтительным при определении изменения чувствительнос­ти датчика из-за прогиба его основания является следующий метод.

Датчик крепят на простой консольной балке, которая воспро­изводит радиус кривизны 25 м и относительную деформацию є = 250 • 10- 6 .

Стальная консольная балка крепится к жесткой опоре. Балка имеет следующие размеры: ширина 76 мм, толщина 12,5 мм, длина 1450 мм. Собственная частота обычно близка к 5 Гц. Деформацию измеряют тензометрами, закрепленными на балке около места креп­ления датчика, расположенного на расстоянии 40 мм от места крепле­ния конца балки. Движение в месте крепления должно контролиро­ваться с помощью датчика, закрепленного с использованием изоляции для предотвращения прогиба его основания. При этом применяют дат­чик, чувствительность которого не менее чем в 10 раз больше чувстви­тельности испытуемого датчика. Выходные сигналы от тензометров и испытуемого датчика регистрируют.

Систему возбуждают отклонением свободного конца балки вруч­ную. Выходной сигнал испытуемого датчика снимают в точке, где деформация поверхности балки составляет 250- 10~ 6 . Это соответ­ствует радиусу кривизны балки 25 м. Погрешность, обусловленная деформацией, равна разнице между движением балки в месте креп­ления испытуемого датчика и движением, измеренным с помощью этого датчика. Деформационную чувствительность, выраженную в единицах выходного сигнала на относительную деформацию є, оп­ределяют делением значения этой погрешности на 250.

Деформационная чувствительность должна быть определена при различных амплитудах деформации и в различных направлениях.Максимальная деформационная чувствительность датчиков может при­вести к существенной погрешности измерений при определенных ус­ловиях применения и способах крепления.

1. Магнитная чувствительность датчика

Для определения магнитной чувствительности датчик помещают в известное однородное магнитное поле и поворачивают в нем. Мак­симальный выходной электрический сигнал датчика характеризует его магнитную чувствительность. Для датчиков ускорения магнитная чувствительность выражается в м • с 2 /Тл ; для датчиков скорости — в м • с -1 / Тл. При этом вибрация и электрические шумы должны быть исключены.

1. Чувствительность датчика к крутящему моменту

Изменение чувствительности датчика от крутящего момента оп­ределяют, прикладывая к датчику момент, равный половине норми­рованного, нормированному и удвоенному нормированному. Этому испытанию подвергают только датчики, устанавливаемые с помо­щью винтов, болтов или других резьбовых соединений. Если крепле­ние предусматривает более одного соединения, то соответствующие моменты должны быть приложены к каждому крепежному элементу. При этом необходимо убедиться в том, что посадочная поверхность датчика не имеет заусенцев или других дефектов, которые могут пре­пятствовать плоской установке датчика. Поверхность, на которую устанавливают датчик, также должна быть плоской и гладкой. Реко­мендуемые значения неплоскостности и шероховатости поверхности следующие: неплоскостность — не более 5 мкм; среднее квадрати­ческое значение шероховатости — не более 2 мкм. Для установления датчика монтажная поверхность должна иметь отверстия с резьбой, перпендикулярные поверхности с неперпендикулярностью не более 0,05 мм. Обычно рекомендуется смазывать посадочные поверхности. Крутящий момент должен прикладываться к незакрепленному дат­чику, т. е. крутящий момент увеличивается от нулевого до каждого из трех испытательных значений.

1. Чувствительность к крутящему моменту определяют как изменение чувствительности датчика при половине или при удвоенном значении нормированного крутящего момента относительно его нормированного значения. Погрешность задания прикладываемого крутящего момента не должна превышать 15 %.Специальные условия окружающей среды

На работу некоторых типов датчиков могут влиять различные спе­циальные условия окружающей среды, такие как электростатические, переменные магнитные и радиочастотные поля, акустические поля, кабельные эффекты и радиация.

В настоящее время нет общепринятых методик для оценки влия­ния таких специфических условий на датчик, хотя в тех случаях, когда ожидается их существенное влияние, такие испытания прово­дят.

Для выполнения прямой калибровки датчика применяют генера­тор вибрации, создающий на входе датчика регулируемый и измеря­емый сигнал, и средства для регистрации или измерения выходного сигнала датчика.

Датчик должен быть прикреплен к генератору вибрации или раз­мещен около него, если датчик предназначен для измерения отно­сительного движения между датчиком и вибрирующим объектом. Креп­ление должно быть достаточно жестким, чтобы передавать движение от генератора вибрации датчику во всем частотном диапазоне датчика. Собственная частота системы, состоящей из датчика, рассматриваемого как масса, и крепления в виде пружины с одной степенью свободы, должна быть выше верхней частоты частотного диапазона генератора вибрации.

Генераторами вибрации являются: устройство для поворота дат­чика по отношению к силе гравитации, центрифуга, электродина­мический генератор вибрации, наковальня баллистического маятни­ка и др.

Устройство для поворота датчика и центрифугу используют для калибровки на нулевой частоте. Ротационную калибровку в гравита­ционном поле Земли применяют для низкочастотных датчиков. Элек­тродинамический генератор вибрации обычно используют для ка­либровки датчиков в установившемся синусоидальном режиме. Бал­листические маятники, создающие кратковременное воздействие, используют для определения собственной частоты датчика в удар­ном режиме.Некоторые методы калибровки, описанные в этом стандарте, имеют специальное назначение. Тем не менее использование лазерного ин­терферометра рекомендуется для абсолютной калибровки и, главным образом, для калибровки эталонных датчиков предпочтительно на одной из частот 160; 80 или 16 Гц в зависимости от применения датчика. Этим методом может определяться и частотная характерис­тика датчика. Ее снимают на дискретных частотах во всем интересу­емом диапазоне частот. Большинство других калибровочных потреб­ностей может быть обеспечено сличением с эталонным датчиком, откалиброванным абсолютным методом. Калибровка обычно отно­сится к движущемуся основанию датчика, а калибровка методом «спи­на к спине» — к закрепленному основанию испытуемого датчика.

1. Калибровка абсолютными методами
   1. Калибровка методом измерения амплитуды перемещения и час­тоты
      1. Общие положения

      На какой частоте рекомендуется определять поперечную чувствительность датчика

      ГОСТ ИСО 5347-0-95

      МЕТОДЫ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ И УДАРА

      Часть 0. Общие положения

      Vibration. Methods for the calibration of vibration and shock pick-ups. Part 0. Basic concepts

      Дата введения 1997-07-01

      1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация и удар»

      ВНЕСЕН Госстандартом России

      2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 8-95 от 12 октября 1995 г.)

      За принятие проголосовали

      Наименование национального органа по стандартизации

      Госстандарт Республики Казахстан

      Таджикский государственный центр по стандартизации, метрологии и сертификации

      3 Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст ИСО 5347-0-87 «Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 0. Общие положения»

      4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

      5 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 30.05.96 N 339 межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 5347-0-95 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1997 г.

      1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

      Настоящий стандарт распространяется на датчики (преобразователи) ускорения, скорости и перемещения линейной вибрации и удара и устанавливает основные положения методов их калибровки.

      Стандарт не распространяется на датчики угловой вибрации, а также датчики силы, давления и деформации, даже в том случае, если они могут быть калиброваны подобными методами.

      2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

      В настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения.

      3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

      Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их определения — по ГОСТ 24346 и приведенные ниже.

      3.1 Датчик — устройство, предназначенное для преобразования измеряемого параметра механического движения, например, ускорения, в величину, удобную для измерения или записи.

      Примечание — Датчик может включать в себя дополнительные устройства, обеспечивающие необходимое рабочее напряжение, индикацию или запись его выходного сигнала и др.

      3.1.1. Взаимный (обратимый) датчик — двусторонний электромеханический датчик, для которого отношение приложенного тока к возникающей силе (когда скорость движения датчика равна нулю) равно отношению приложенной скорости к возникающему напряжению (когда ток в датчике равен нулю). Такими датчиками являются электродинамический и пьезоэлектрический датчики.

      3.1.2. Односторонний датчик — датчик, использующий тензочувствительные элементы, для которых электрическое возбуждение не вызывает ощутимый механический эффект в датчике.

      3.2. Рабочий диапазон — диапазон частот или амплитуд, в котором датчик является линейным в пределах нормированных допусков.

      3.3. Входной сигнал — сигнал, приложенный к входу датчика, например, затухающий сигнал, приложенный к его посадочной поверхности.

      3.4. Выходной сигнал — сигнал, генерируемый датчиком, как отклик на входной сигнал.

      3.5. Чувствительность (коэффициент преобразования) — для линейного датчика это отношение выходного сигнала к входному при синусоидальном воздействии, приложенном к посадочной поверхности вдоль оси чувствительности датчика. В общем случае, чувствительность включает в себя информацию как об амплитуде, так и о частоте и, следовательно, является комплексной величиной, зависящей от частоты.

      Синусоидальное входное движение может быть выражено следующими уравнениями:

      

      ; (1)

      

      ; (2)

      

      (3)

      

      , (4)

      где — комплексная величина перемещения;

      — комплексная величина скорости;

      — комплексная величина ускорения;

      — комплексная величина выходного сигнала;

      — амплитуда синусоидального перемещения;

      — амплитуда синусоидальной скорости;

      — амплитуда синусоидального ускорения;

      — амплитуда выходного сигнала;

      3.5.1 Чувствительность по перемещению в единицах выходного сигнала на метр рассчитывают по формуле

      

      , (5)

      где — амплитуда чувствительности по перемещению;

      

      — сдвиг фаз.

      3.5.2 Чувствительность по скорости в единицах выходного сигнала на м/с рассчитывают по формуле

      

      , (6)

      где — амплитуда чувствительности по скорости;

      

      — сдвиг фаз.

      3.5.3 Чувствительность по ускорению в единицах выходного сигнала на м/с рассчитывают по формуле

      

      , (7)

      где — амплитуда чувствительности по ускорению;

      

      — сдвиг фаз.

      

      1 Обычно чувствительность по перемещению определяют для датчиков перемещения; чувствительность по скорости — для датчиков скорости; чувствительность по ускорению — для датчиков ускорения. В общем случае амплитуды и фазовые углы чувствительности являются функциями частоты .

      2 Датчики перемещения, скорости и ускорения, чувствительность которых при достижении нулевого значения частоты не становится равной нулю, называют датчиками с нулевой частотной характеристикой (характеристикой постоянного тока). При постоянном ускорении частота и сдвиг фаз равны нулю. Примерами датчиков с нулевой частотной характеристикой являются датчики ускорения, использующие в качестве чувствительных элементов тензорезисторы, потенциометры, дифференциальные трансформаторы, устройства балансировки силы (серво) или другие аналогичные элементы. Сейсмические генераторные датчики, такие как пьезоэлектрические и электродинамические датчики, являются примером датчиков, не имеющих нулевой частотной характеристики.

      3.6 Относительная поперечная чувствительность (относительный коэффициент поперечного преобразования) — отношение выходного сигнала датчика, ориентированного основной осью чувствительности перпендикулярно направлению входного сигнала, к выходному сигналу этого датчика, основная ось чувствительности которого направлена вдоль того же входного сигнала.

      3.7 Генератор вибрации — любое устройство для создания и передачи контролируемого движения посадочной поверхности датчика.

      Примечание — Генераторы вибрации также называют вибровозбудителями, вибраторами и вибростендами.

      4 ИЗМЕРЯЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

      4.1 Общие положения

      Основной целью калибровки датчика является определение его чувствительности в рабочем диапазоне частот и амплитуд для той степени свободы, в которой датчик предназначен использоваться. Кроме того, может быть важна информация о чувствительности датчика к движению в направлении других пяти степеней свободы. Например, для линейных датчиков ускорения необходимо знать их чувствительность к движению, перпендикулярному направлению оси чувствительности и вращению. Другими важными факторами являются демпфирование, сдвиг фаз, нелинейность или вариация выходного сигнала при изменении амплитуды входного сигнала, чувствительность к воздействию температуры, давления и других внешних условий, таких, например, как движение соединительного кабеля.

      4.2 Основные характеристики датчика

      4.2.1 Амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная (ФЧХ) характеристики

      Чувствительность датчика определяют измерением параметров движения или входного сигнала, прикладываемого к датчику генератором вибрации, и выходного сигнала датчика. При этом датчик устанавливают таким образом, чтобы его ось чувствительности совпадала с направлением движения, возбуждаемого генератором вибрации. С помощью контролируемого регулируемого воздействия, амплитуда и частота которого лежат в пределах соответствующих диапазонов датчика, могут быть откалиброваны как датчики непрерывного действия, так и датчики максимальных значений.

      Для выполнения резонансов датчика необходимо наблюдать за его выходным сигналом во время медленного непрерывного изменения частоты генератора вибрации во всем частотном диапазоне датчика.

      В функции частоты определяется в основном амплитуда чувствительности. Однако для использования датчиков на частотах, близких к их нижним или верхним пределам, или для специальных целей может потребоваться знание их фазо-частотной характеристики. Она определяется путем измерения сдвига фаз между выходным сигналом датчика и входным механическим воздействием во всем интересующем диапазоне частот.

      Датчик вибрации (акселерометр) Брюль и Къер 4384

      

      

      Type 4384 is a DeltaShearTM Unigain* accelerometer. Он обладает расположенным сверху разъемом 10–32 UNF‐2A и резьбовым отверстием 10–32 UNF‐2B, предназначенным для монтажа. Прибор 4384-V † имеет те же технические характеристики и стабильность, что и прибор модели 4384, но отличается увеличенным допуском чувствительности.

      Характеристики

      Пьезоэлектрический акселерометр может использоваться в качестве источника заряда. Его чувствительность выражена в единицах заряда на единицу ускорения (пКл/мс –2 , пКл/g).

      Конструкция DeltaShear состоит из трех пьезоэлектрических элементов и трех сейсмических масс, расположенных в виде треугольника вокруг треугольного центрального столбика. Они удерживаются на месте при помощи зажимного кольца, которое изолируют всю конфигурацию от основания. Кольцо также обеспечивает предварительное сжатие пьезоэлектрических элементов, что позволяет добиться высокой степени линейности. Под воздействием вибрации пьезоэлектрические элементы создают заряд, который скапливается между корпусом и зажимным кольцом. В приборе применяется пьезоэлектрический элемент PZ 23, выполненный из цирконат-титаната свинца, а его корпус изготовлен из титана.

      Технические характеристики вибропреобразователя 4384 и 4384-V

      Масса

      Чувствительность к деформации основания

      Калибровка
      Акселерометры Unigain имеют чувствительность, откалиброванную к удобному значению, такому как 1, 3,16 или 31,6 пКл/мс –2 . Чувствительность, указанная в калибровочной таблице, измерена на частоте 159,2 Гц с уровнем доверительной вероятности 95% и коэффициентом перекрытия k = 2.

      Рекомендуемое применение датчиков вибрации 4384, 4384 V.
      Акселерометры (датчики вибрации) этой подгруппы, являющиеся универсальными датчиками ускорения при измерениях вибрации по одной оси и ударных воздействий на испытываемые конструкции, клиенты компании Bruel & Kjaer используют при выполнении следующих видов вибрационных испытаний и измерений:

      • Измерения ускорений при экспериментальных исследованиях особо чувствительных к вибрациям объектов на вибростендах на малых частотах и при малых значениях ускорений. Мониторинг процессов вибрации по одной оси во время вибрационных тестов.
      • Мониторинг в условиях экстремальных температур (-74,+250°C) работы оборудования, приборов и процессов, сопровождающихся вибрациями.
      • Исследования в области экспериментального модального и структурного анализа, в которых для получения результатов не нужно больших ускорений конструкции.

      Особенности применения акселерометров 4384, 4384 V
      

      • Благодаря тому, что акселерометры 4384, 4384 V являются термостойкими и могут успешно применяться , как при обычных, так и экстремальных температурах (от -74°C до 250°C) установка их на объект, исследуемый на высокотемпературных и низко температурных испытательных стендах, дает возможность получать параметры вибрации при изменении температурного фона в широком диапазоне без смены датчиков.
      • Высокая чувствительность дает возможность измерять малые ускорения с высокой точностью.

      Критерии выбора пьезоэлектрических датчиков и влияние внешних факторов

      При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.

      Технические характеристики делятся на метрологические и эксплуатационные.

      К важнейшим метрологическим характеристикам относятся:

      • коэффициенты преобразования;
      • частота установочного резонанса, определяющая верхнюю границу рабочего диапазона частот;
      • относительный коэффициент поперечного преобразования;
      • рабочий диапазон частот с установленной неравномерностью АЧХ;
      • рабочий диапазон ускорений с установленной нелинейностью АХ;
      • рабочий диапазон температур.

      К основным эксплуатационным характеристикам могут относиться:

      • масса и габаритные размеры;
      • способ крепления на контролируемом объекте;
      • защищённость от воздействия окружающей среды и источников помех.

      Пьезоэлектрические преобразователи по типу выходного сигнала делятся на две группы:

      1. с зарядовым выходом;
      2. со встроенной электроникой (выходы по току, напряжению, цифровой).

      Каждая группа обладает своим рядом недостатков и преимуществ. Если при проведении измерений нужно обеспечить высокую стойкость датчика к температуре (более 150 °С) или большим значениям амплитуд измеряемых ускорений (более 500 000 м/с2), то выбирать лучше из ряда датчиков с выходом по заряду.

      В остальных случаях целесообразно использовать преобразователи со встроенной электроникой, обладающие более помехоустойчивыми характеристиками, возможностью использования более длинных кабельных линий (пьезоэлектрический преобразователь — согласующее устройство) до 500 метров (для питания током 2 мА — до 50 м). При этом паразитный сигнал, пропорциональный внешним факторам может внести существенное влияние в полезный сигнал пропорциональный контролируемым механическим колебаниям.

      

      Виды воздействий на пьезодатчик

      Влияние температуры окружающей среды

      

      Пьезоэлектрические датчики работоспособны в широком диапазоне температур. При отклонении температуры от нормальной изменяются как осевая чувствительность, так и электрическая ёмкость преобразователей. Эти изменения носят обратимый характер и при установлении нормальной температуры восстанавливаются.

      На рисунке приведены характерные температурные зависимости чувствительности и емкости для пьезопреобразователей (датчиков) с чувствительным элементов из пьезокерамики.

      При известной температуре эксплуатации пьезопреобразователей по этим зависимостям при необходимости можно откорректировать результаты измерения ускорений. Наименьшей чувствительностью к изменению температуры обладают датчики с чувствительными элементами из кварца.

      Поперечная чувствительность

      Поперечная чувствительность пьезопреобразователей не превышает 5% от осевой чувствительности. В паспорте на каждый датчик приводится только максимальное значение поперечной чувствительности. С целью снижения влияния поперечной чувствительности на результаты измерения необходимо по возможности точно совместить ожидаемое направление действия ускорения с рабочей осью чувствительности пьезопреобразователя.

      Влияние деформации объекта испытаний

      При установке пьезопреобразователей на сильно деформирующуюся в процессе удара или вибрации поверхность возможно появление паразитного сигнала вследствие передачи деформации через основание корпуса чувствительному элементу. Большинство вибропреобразователей ООО «ГлобалТест» имеют сдвиговую схему работы пьезоэлемента и отличаются малой деформационной чувствительностью, которая в основном не превышает величины 5∙10-3 g∙м/мкм при деформации 250 мкм/м.

      Влияние переменного магнитного поля

      Основную роль в формировании чувствительности пьезопреобразователей к переменному магнитному полю играет магнитная восприимчивость материалов основных элементов конструкции. В связи с этим основные элементы конструкции пьезопреобразователей выполнены из неферромагнитных материалов, магнитная восприимчивость которых близка к нулю. Чувствительность пьезопреобразователей ООО «ГлобалТест» к переменному магнитному полю не превышает 10-4 g/A∙м-1 и заметное влияние её возможно лишь при измерении ускорений низкого уровня.

      Акустическая чувствительность

      Акустические поля высокого давления оказывают незначительное влияние на выходной сигнал пьезопреобразователей. При уровнях звукового давления около 140 дБ на частоте 250 Гц акустическая чувствительность пьезопреобразователей АР составляет десятые доли «g».

      Влияние кабельного эффекта

      Монтаж соединительного кабеля — один из наиболее важных аспектов установки вибропреобразователя на объекте контроля. Особое внимание необходимо уделять трем основным моментам: длине кабеля, выбору направления монтажа и заземлению.

      Влияние кабельного эффекта

      В вибропреобразователях АР используется антивибрационный малошумящий кабель. Однако при измерении ускорений низкого уровня (единицы «g») могут появляться эффекты, связанные с трибоэлектрическими явлениями в кабеле. При ударных нагружениях данный эффект пропорционален длине колеблющейся (незакреплённой) части кабеля и длительности ударного нагружения. При длительностях ударного нагружения до 10–20 мс его влияние на результат измерений незначительно. В то же время при низкочастотных колебаниях влияние трибоэлектричества на результат измерения может оказаться
      решающим. Поэтому при измерениях вибропреобразователями АР ускорений низкого уровня целесообразно:

      • уменьшать длину участков кабеля, подвергающихся вибрационным или ударным возмущениям;
      • уменьшать длину участка кабеля, расположенного между последней точкой крепления его на подвижном объекте и первой неподвижной точкой;
      • производить крепление кабеля на объекте испытаний без натяжения и провисания при помощи хомутов, скоб, мастик и т.д. с шагом 200–300 мм и первой точкой крепления, отстоящей на 30–50 мм от вибропреобразователя (2–5 мм для АР1019, AP2019);
      • перед испытаниями (если возможно) определять уровень сигнала, обусловленного трибоэлектричеством в кабельных линиях вибропреобразователь — регистрирующая аппаратура, используя в процессе испытаний «фоновые» линии связи (или фоновые вибропреобразователи, например AP1077И).

      Выбор направления монтажа кабеля и электромагнитные помехи

      Портативные радиостанции, шины питания и даже электростатические искровые разряды могут вызвать сигнал помехи. Правильно выбранное направление монтажа кабеля позволит минимизировать сигнал помехи. Соединительные кабели не должны проходить вдоль шин питания переменного тока. Кабели должны пересекать шины питания переменного тока под прямым углом. Кроме того, кабели следует направлять в противоположную сторону от радиопередающих устройств, двигателей, генераторов и трансформаторов.

      Влияние контуров заземления

      Заземление кабеля и паразитные контуры с замыканием через землю

      Для исключения сигналов помехи, обусловленной протекающими через шины заземления объектов контроля и регистрирующей аппаратуры паразитными токами, необходимо уделять особое внимание заземлению кабеля в зависимости от схемы подключения вибропреобразователя к регистрирующей аппаратуре.

      Паразитный контур в результате неправильного заземления

      Паразитный контур с замыканием через шину заземления возникает, когда общая шина «вибропреобразователь — регистрирующая аппаратура» заземлена в двух местах с различными электрическими потенциалами. В условиях возможного возникновения паразитных контуров рекомендуется применять вибропреобразователи с внешней электрической изоляцией корпуса или использовать изолирующие шпильки (AH1005, AH1006, AH1010) и изолирующие магниты (AM05, AM08). В вибропреобразователях с чувствительным элементом и встроенным усилителем, электрически изолированными от корпуса, возникновение паразитных контуров не происходит (АР2028В, АР2028I, АР2035 и АР2036 (без металлорукава), АР208501, АР2086).

      

      Смещение нулевой линии

      Смещение нулевой линии в вибропреобразователях может проявляться в виде смещения постоянной составляющей, которая возвращается к нулевой линии по экспоненте. Причиной появления смещения нулевой линии может быть влияние кабельного эффекта, нерациональное заземление объекта испытаний и регистрирующей аппаратуры, а также конструктивные особенности вибропреобразователей. Вибропреобразователи АР с чувствительным элементом, работающим на сдвиг, наименее подвержены явлению смещения нулевой линии и в этом отношении превосходят вибропреобразователи других конструкций.

      Требования к электропитанию вибропреобразователей со встроенной электроникой

      В вибропреобразователях со встроенным предусилителем типа IEPE электропитание и передача сигнала осуществляется по двухпроводной линии связи. Устройство питания должно обеспечивать питание предусилителя типа IEPE постоянным током 2 . 20 мА при напряжении питания 15 . 30 В и подключение вибропреобразователя к регистрирующей аппаратуре через разделительный конденсатор емкостью ≥ 10 мкФ × 35 В для отделения полезного сигнала от постоянной составляющей напряжением 8 . 13 В.

      Величина тока питания зависит от длины соединительного кабеля (емкостной нагрузки) и условий эксплуатации вибропреобразователя. При температуре окружающей среды t > 100 °C, когда важен фактор теплового рассеяния, оказывающий влияние на коэффициент передачи усилителя, ток питания не должен превышать 6 мА.

      Если в регистрирующей аппаратуре отсутствует устройство питания, отвечающее выше перечисленным требованиям, подключение вибропреобразователей к регистрирующей аппаратуре следует производить через блок питания AS01 или согласующие устройства AG01 (AG013), AG02 (AG023). Применение согласующих устройств AG02 (AG023) снижает влияние переходных процессов при переключении каналов на результат измерения в низкочастотной области.

      Для использования других схем питания вибропреобразователей со встроенной электроникой требуется консультация с изготовителем.

      Источник: Компания «ГлобалТест»

      �� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

      Пожаловаться

      Информация о компании

      ООО «ГлобалТест» — специализированное научно-производственное предприятие с замкнутым циклом разработки и изготовления измерительной датчиковой аппаратуры. Дата основания — 1991 г.

      Читайте также
      7 мая 2020 г. 12:23
      Почему от маленького датчика поля зависит существование всего испытательного центра?
      29 сентября 2017 г. 16:02
      Применение датчиков в промышленном оборудовании
      19 августа 2013 г. 4:38
      Индуктивные датчики. Разновидности, применение, схемы включения
      23 ноября 2022 г. 11:43
      Зачем, где и как проводить измерения параметров качества электроэнергии. Часть первая
      20 ноября 2019 г. 14:22
      Как выбирать датчики движения. Житейские хитрости
      19 января 2018 г. 13:52
      Применение датчиков в промышленном оборудовании. Часть II
      Новости по теме
      Стержни длиной 15 и 25 см для кондуктометрических датчиков уровня от ОВЕН
      23 января 2024 г. 10:01
      Интернет-журнал Expertology провел профессиональную оценку мультиметров
      16 февраля 2021 г. 15:31
      «ОВЕН» модернизировал кондуктометрические датчики уровня
      21 сентября 2020 г. 9:34
      Открыта регистрация на вебинар R&S по вопросам диагностики и измерения электромагнитных помех
      19 июня 2020 г. 14:08
      Новые датчики тока HARTING прямоугольной формы — надёжная защита от помех
      6 декабря 2017 г. 10:03
      Инкотекс Новинка: счетчик Меркурий 205 FION
      24 декабря 2010 г. 16:51
      Объявления по теме

      ПРОДАМ: Компасы

      Инерциальные датчики — это составные части инерционной системы навигации, основанной на свойствах тел, не требующих внешних ориентиров или сигналов для определения их положения в пространстве. Инерциальное измерение производится акселерометрами, определяющими значение линейного ускорения, и гироскопами, определяющими угловую скорость. В нашем каталоге представлен широкий ассортимент электронных и электромеханических компонентов и готовых решений ведущих мировых производителей. Мы напрямую работаем с производителями, поэтому готовы предложить полный ассортимент товаров каждого бренда, включая те, что производятся под индивидуальный заказ. Для точной подборки или поиска нужных аналогов по техническим параметрам, оставьте заявку для связи с нашим специалистом. Мы подберем варианты оптимального решения для Вашей задачи из полного ассортимента технических каталогов товаров производителей.

      Воронцова Марина · ИНЕЛСО · 3 апреля · Россия · г Санкт-Петербург

      ПРОДАМ: Датчик измерения вибрации ВД06А широкого применения

      Вибродатчик используют во всех областях профессиональных виброизмерений — системах диагностики, мониторинга и аварийного отключения в электро- и теплоэнергетике, гидроэнергетике, на транспорте и в др. отраслях. Цена на датчики вибрации оптимальна и ниже, чем аналоги у других поставщиков и производителей. Принцип действия По принципу действия датчики являются пьезоэлектрическими вибропреобразователями. Восемь преимуществ пьезоэлектрического датчика вибрации Малый коэффициент гармоник выходного сигнала за счет сдвоенного пьезоэлектрического чувствительного элемента. Высокие метрологические характеристики и предельно малые размеры датчика за счет применения специальных конструктивных решений и материалов (сейсмической массы из сплава вольфрама). Долговременная стабильность параметров датчика вибрации в самых неблагоприятных условиях эксплуатации без потери точности измерений за счет использования герметичного корпуса из полированной нержавеющей стали, посадочной плоскости, притёртой по 10-му классу чистоты и специально состаренных пьезоэлементов. Виброизмерение всех известных типов механизмов (вращающихся, возвратно-поступательных, неповторяющихся и т.д.) за счет расширенного диапазона частот. Подключение датчика вибрации на значительном расстоянии от вторичной аппаратуры (до 20. 30 м) за счет встроенного усилителя. Стандартный тип выхода – ICP. Широкий диапазон рабочих температур датчика вибрации. Влагобрызгозащищённое исполнение. Четыре особенности датчика вибрации Возможность стационарной и временной установки датчика на объекте контроля. При стационарной установке он крепится на шпильку М5, при временной — на магнитное крепление, поставляемое отдельно. Миниатюрный коаксиальный разъём типа СР50-267 для подключения к внешним устройствам. Для преобразования сигнала ВД06А (а также вибродатчиков любых типов) в выходной стандартный токовый сигнал 4-20 мА используется интегрирующий преобразователь сигнала датчика вибрации ИПВ-3. Для крепления датчика к поверхности.

      Ивкина Лидия · НТФ Микроникс · 18 марта · Россия · Омская обл

      ПРОДАМ: Инклинометры RION Technology, BLITZ Sensor

      Инерциальные датчики — это составные части инерционной системы навигации, основанной на свойствах тел, не требующих внешних ориентиров или сигналов для определения их положения в пространстве. Инерциальное измерение производится акселерометрами, определяющими значение линейного ускорения, и гироскопами, определяющими угловую скорость. В нашем каталоге представлен широкий ассортимент электронных и электромеханических компонентов и готовых решений ведущих мировых производителей. Мы напрямую работаем с производителями, поэтому готовы предложить полный ассортимент товаров каждого бренда, включая те, что производятся под индивидуальный заказ. Для точной подборки или поиска нужных аналогов по техническим параметрам, оставьте заявку для связи с нашим специалистом. Мы подберем варианты оптимального решения для Вашей задачи из полного ассортимента технических каталогов товаров производителей.

      Воронцова Марина · ИНЕЛСО · 3 апреля · Россия · г Санкт-Петербург

      ПРОДАМ: Датчики давления серии MPM — новинка

      Модельный ряд: • MPM489 • MPM486 • MPM480 • MPM430 • MPM388 • MPM380 MPM489 — пьезорезистивный датчик давления, с возможностью подстройки нуля и диапазона измерения. В изготовлении датчика используется высокостабильный и надёжный сенсор давления. Области применения: • Металлургия • Энергетика • Нефтяная промышленность • Химическая промышленность • Машиностроение • Коммунальное хозяйство Особенности: • Диапазон давления: -0,1…0~0,01…100 МПа • Точность: ±0,5% • Выходной сигнал: 4~20мА; 0/1~5В • Сенсор: кремниевый пьезорезистивный MPM486 — интеллектуальный датчик давления с высокой точностью, стабильностью и цифровым индикаторным устройством. Пользователь может осуществлять настройку датчика с помощью HART коммуникатора, либо с помощью кнопочного интерфейса на месте установки датчика. Также HART протокол позволяет получать данные, диагностировать и настраивать датчик удалённо. Области применения: • Металлургия • Энергетика • Нефтяная промышленность • Химическая промышленность • Машиностроение Особенности: • Диапазон давления: -0,1…0~0,01…100 МПа • Точность: 0,1%; 0,25%; 0,5% • Выходной сигнал: 4~20мА + HART • Сенсор: кремниевый пьезорезистивный MPM480 — датчик давления состоит из пьезорезистивного чувствительного элемента, изолированного от измеряемой среды стальной мембраной. Данный сенсор проходит автоматическое тестирование, лазерную подстройку нуля в широком температурном диапазоне. Усилительная схема, расположенная в корпусе из нержавеющей стали, преобразует сигнал от сенсора в стандартный выходной сигнал. Благодаря строгому контролю при изготовлении комплектующих частей, начиная с обработки и заканчивая готовым изделием, датчик давления имеет высокую стабильность и надёжность. Области применения: • Металлургия • Энергетика • Нефтяная промышленность • Химическая промышленность • Машиностроение • Коммунальное хозяйство Особенности: • Диапазон давления: -0,1…0~0,01…100 МПа • Точность: 0,25%; 0,5% • Выходной сигнал: 4~20 мА; 0~10/20 мА; 0/1~5/10 В • Сенсор.

      Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · Сегодня · Россия · Московская обл

      ПРОДАМ: Анализаторы качества электроэнергии

      Данная группа цифровых измерительных приборов рассчитана на измерения параметров одно или трёхфазной сети с последующим анализом считанных данных. Благодаря точности и полноте измерений анализаторы широко используются службами контроля энергосетей при проведении профилактического техобслуживания, проверки соответствия ТУ, нагрузочных испытаний и др. Важно, что одно такое устройство позволяет заменить сразу несколько привычных приборов: амперметров, вольтметров, ваттметров, измерителей фаз и т. п. Посредством анализатора измеряются с высокой точностью и в широких пределах значения основных параметров, характеризующих качество электрической энергии: — фазное и межфазное напряжение; — значение тока и его частота; — активная, реактивная и полная мощность (энергия); — коэффициенты мощности; — усредненное значение трехфазного тока. Кроме собственно анализаторов качества электроэнергии в эту группу приборов включены также специализированные измерители мощности, качества изоляции, защитного заземления, параметров УЗО и ряд других.

      Коваль Юлия · ПРОТЕХ · 3 апреля · Россия · г Москва

      • ВКонтакте
      • Однокласники
      • Facebook
      • Twitter
      • Telegram
      • Pinterest
      Похожие публикации:

      1. Высокооборотный электродвигатель 60000 об мин
      2. Выходное напряжение в чем измеряется
      3. Поровое давление в грунте это
      4. Построение профилей в civil 3d