Пьезоэлектрические датчики ускорения. Вибродатчики (Акселерометры).

ВведениеПрименениеОсобенности

Акселерометр 4528

Высокотемпературный вибродатчик (трехосевой) 4528

Трехосевой акселерометр CCLD с электронной таблицей TEDS†‡ модели 4528-B и 4528-B-001 предназначен для постоянной работы при температуре до 165°C (329°F), что соответствует требованиям наиболее жестких условий эксплуатации. Широкий частотный диапазон от 0,3 Гц до 10 кГц и малый вес делают его пригодным для работы в качестве акселерометра общего назначения. Возможность питания отдельной координаты при измерении только водном или двух направлениях делает акселерометр модели 4528-B и 4528-B-001 лучшим выбором. Функциональность TEDS и средства крепления при помощи штифта М3 или зажима, ускоряют установку. Применение акселерометров обоих моделей (4528-B и 4528-B-001) упрощает испытание, т. к. они представляют собой один датчик, отвечающий различным требованиям современной испытательной лаборатории.

Описание

Высокотемпературный трехосевой CCLD-акселерометр модели 4528-B и 4528-B-001 предназначен для работы в качестве акселерометр общего назначения, а также для измерения при высоких температурах.

Основой акселерометра являются чувствительные элементы, работающие по принципу сдвиговых колебаний и закрепленные вокруг центрального стержня. Это позволяет получить оптимальные характеристики на тонкостенных конструкциях и в местах с изменением температуры. Срок службы акселерометра увеличивается за счет герметически изолированного разъема, предохраняющего его от загрязнений. Разъем представляет собой 4-контактную розетку, отвечает промышленному стандарту и обеспечивает максимальную совместимость с применяемыми кабелями. Корпус акселерометра выполнен из титана, что снижает его массу, а также увеличивает его надежность в условиях ежедневного применения.

Встроенные предусилители, специально рассчитанные на продолжительную работу при высоких температурах, обладают стабильным напряжением смещения, которое сохраняет динамические характеристики прибора во всем диапазоне температур.

Компания Brüel & Kjær уделяет особое внимание стабильности, надежности и продолжительному сроку службы своих датчиков. Каждый прибор в процессе стабилизации напряжения смещения подвергается термотренировке при температуре 165°C, что гарантирует заданный динамический диапазон.

Акселерометры имеют низкоомный выход, позволяя применять недорогие кабели и обеспечивая совместимость с широким диапазоном выпущенных усилителей-формирователей сигнала. Встроенный предусилитель с низким уровнем шума обеспечивает динамический диапазон 114 дБ для датчика 4528-B и 98 дБ для датчика 4528-B-001. Такой динамический диапазон допускает измерение как слабых, так и сильных ускорений.

 

Технические характеристики вибропреобразователя 4528

Номер модели 4528 4528-B-001 4528-B-003
Общие характеристики
Масса грамм (унций) 6 (0,21) 4,8 (0,17)
Чувствительность по напряжению (на частоте 159,2 Гц, при питании 4 мА) мВ/мс–2 1,0 ± 10% 10 ± 10% 0.1±10%
мВ/g 9,8 ± 10% 98 ± 10% 0,98 ± 10%
Частотный диапазон Амплитуда (± 10%)* Гц X, Y: от 0,3 до 10000, Z: от 0,3 до 12800
Амплитуда (± 10%) X, Y: от 0,3 до 5500, Z: от 0,3 до 12800
Амплитуда с Req-X (± 10%) X, Y: от 0,3 до 10000, Z: от 0,3 до 15000
Фаза (± 5°)* X, Y: от 2,0 до 10000, Z: от 2,0 до 12800
Фаза (± 5°) X, Y: от 2,0 до 5500, Z: от 2,0 до 12800
Монтажная резонансная частота кГц X, Y: 30, Z: 42
Макс. поперечная чувствительность (30 Гц, 100 мс–2) % < 5
Измерительный диапазон (±ампл.) от 60 до 150 °C кмс–2 (g) 7000 (714) 700 (71) 50000 (5100)
от 150 до 180 °C кмс–2 (g) 5000 (510) 500 (51) 50000 (5100)
Электрическая схема
Напряжение смещения при 25 °C и 4 мА В 13±1
в полном диапазоне температур и токов от 11 до 14
Питание при постоянном токе мА от 2 до 20
при ненагруженном напряжении питания, от -60 до +150°C В от 22 до 30
при ненагруженном напряжении питания, от 150 до 180 °C от 20 до 30
Выходное сопротивление Ом < 50 < 20
Время включения (до конечной величины смещения ± 10%) c < 10 < 5
Остаточный шум (СКЗ собственного широкополосного шума в заданном диапазоне частот) от 0,3 Гц до 10 кГц мкВ 9 60 6
мкg 900 600 6000
от 1 Гц до 10 кГц мкВ 5 30 3
мкg 500 300 3000
от 2 Гц до 10 кГц мкВ 4 20
мкg 400 200
Спектральный шум 10 Гц ммс–2/√Гц (мкg/√Гц) 0,30 (30) 0,20 (20) 1,7 (170)
100 Гц 0,06 (6) 0,04 (4) 0,5 (50)
1000 Гц 0,04 (4) 0,02 (2) 0,3 (30)
Сопротивление изоляции (сигнал заземлен на корпус) ГОм Сигнальная земля подключена к корпусу
Параметры окружающей среды
Диапазон рабочих температур** °C (°F) от -60 до +165 (от -76 до +329)
Температурный коэффициент чувствительности %/°C 0,12 0,1

Температурный коэффициент поперечной чувствительности

(Нижняя граничная частота 3 Гц, (–3 дБ, 6 дБ/окт.))

мс–2/°C 0,02 0,025
g/°F 0,0011 0,0014
Чувствительность к магнитному полю (50 Гц, 0,038 Tл) мс–2 /Tл (g/кГс) 15 (0,15) 8 (0,08) 100 (1)
Чувствительность к деформации основания (при плоскостности основания 250 мкε) мс–2/мкε (g/мкε) 0,10 (0,01) 0,010 (0,001)
Максимальное неразрушающее соударение (ампл.) кмс–2 (g) 50 (5100)
Механические испытания
Материал корпуса Титан ASTM марки 5
Пьезоэлектрический чувствительный элемент PZ 23
Конструкция Сдвиг
Герметизация Герметичный
Электрический разъем 1/4″-28UNF 4-контактный (вилка)
Монтаж Резьбовое отверстие М3 х 2,8 мм или на клей

Калибровка

Каждый акселерометр калибруется при помощи случайного возбуждения и 1600-точечного БПФ, что обеспечивает высокое разрешение (по амплитуде и фазе) частотной характеристики. Это позволяет добиться уникальных характеристик и обеспечивает целостность измерения вибрации.
Чувствительность, указанная в калибровочной таблице, измерена на частоте 159,2 Гц с уровнем доверительной вероятности 95% и коэффициентом перекрытия k = 2.
Верхние граничные частоты, указанные в калибровочной таблице, представляют собой частоты, на которых наблюдается отклонение от опорной чувствительности (частота 159,2 Гц) на ±10%. Верхняя граничная частота составляет приблизительно 30% от монтажной резонансной частоты. Данное утверждение справедливо, если акселерометр установлен на объекте испытаний правильно – плохой монтаж может существенно сказаться на монтажной резонансной частоте.
Нижние граничные частоты и фазовая характеристика определяются встроенными предусилителями. Нижние граничные частоты, указанные в технических параметрах, соответствуют отклонению от опорной чувствительности на ±10%.

Рекомендуемое применение датчика вибрации 4528

  • трансмиссия, двигатель, система выхлопа;
  • отбраковочные климатические испытания;
  • вспомогательное оборудование газовых турбин;
  • различные цели, в которых для измерения требуется акселерометр;
  • модальные дорожные испытания.

Особенности применения акселерометра 4528

  • непрерывная работа при температуре 165°C, позволяющая выполнять измерения практически в любом месте двигателя;
  • питание одной координаты позволяет выполнить измерение в одном или двух направлениях, экономя используемые каналы;
  • измерение в трех координатах в труднодоступных местах;
  • широкий частотный диапазон от 0,3 Гц до 10 кГц по всем трем координатам;
  • низкий уровень шума делает акселерометр пригодным для испытаний конструкции;
  • возможность установки на зажим при помощи переходника, что ускоряет сборку испытательной установки.
  • измерение в трех координатах в труднодоступных местах;
  • функциональность TEDS, ускоряющая настройку испытательной системы.

Подробнее о 3-х осевом датчике вибрации серии 4528