Пьезоэлектрические датчики ускорения. Вибродатчики (Акселерометры).
Акселерометр 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.