Пьезоэлектрические датчики ускорения. Вибродатчики (Акселерометры).

ВведениеПрименениеОсобенности

Акселерометр 4527

3-х осевой вибродатчик 4527

Трехосевые CCLD* -акселерометры модели 4527, 4527-001 и 4527-003 предназначены для непрерывной работы при температуре 180 °C (356 °F) , что соответствует самым жестким требованиям окружающей среды. Широкий частотный диапазон (от 0,3 Гц до 10 кГц) и небольшой вес делают их пригодными для использования в качестве акселерометров общего применения.

Размер и возможность питания одной из осей делают приборы модели 4527, 4527-001 и 4527-003 хорошим выбором для измерения как по одной, так и по двум осям. Данные акселерометры упрощают процесс испытания, так как отвечают большинству современных требований к датчикам испытательных лабораторий.

Описание

Трехосевой CCLD-акселерометр модели 4527, 4527-001 и 4527-003 идеален как для измерений общего характера, так и для измерений при высоких температурах. Стабильность, надежность и длительный срок службы являются отличительными особенностями данной конструкции.

Оптимальная производительность на тонкостенных конструкциях и в местах с изменением температуры достигается благодаря конструкции акселерометра с плоским сдвигом. Конструкция плоского сдвига состоит из двух прямоугольных срезов пьезоэлектрического материала PZ23 и двух сейсмических масс, расположенных по широким сторонам прямоугольного центрального столбика. Она заключена в титановый корпус, который устойчив к ежедневной эксплуатации и снижает массу акселерометра.

Акселерометры работают на выход с низким импедансом, что позволяет использовать недорогие кабели. Они также совместимы с широким рядом усилителей формирования сигнала. Модели 4527, 4527-001 и 4527-003 оборудованы четырех-контактным промышленным разъемом, совместимым с максимумом кабелей. Разъем герметически изолирован, что предохраняет его от загрязнения и обеспечивает долговечность.

Встроенный предусилитель с низким уровнем шума рассчитан на непрерывную работу при высокой температуре и обеспечивает динамический диапазон 114 дБ для модели 4527, 98 дБ для модели 4527-001 и 116 дБ для модели 4527-003, что позволяет измерять вибрацию как с низким, так и с высоким уровнем. Приборы имеют стабильное напряжение смещения, что гарантирует сохранение широкого динамического диапазона во всем диапазоне температур. Каждый прибор подвергается испытаниям на принудительный отказ при температуре 180 °C в процессе производства, что гарантирует стабильность напряжения смещения.

Технические характеристики вибропреобразователя 4527

Номер модели 4527 4527-001 4527-003
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 12±1 13 ± 1
в полном диапазоне температур и токов от 8,5 до 14 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 < 30 < 2
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 +180 (от -76 до +356)
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 4527

  • Измерения в большинстве мест двигателя, трансмиссии и системы выпуска отработавших газов.
  • Трехосевые измерения в ограниченных пространствах.
  • Отбраковочные климатические испытания
  • Измерения вибрации вспомогательного оборудования газовых турбин
  • Многозадачность, всегда требующаяся для измерения вибрации
  • Модальные и дорожные испытания

Особенности применения акселерометра 4527

  • Непрерывная работа при температуре 180 °C
  • Отдельное питание каждой оси позволяет выполнять одноосевые и двухосевые измерения, экономя каналы
  • Частотный диапзаон от 0,3 Гц до 10 кГц для всех трех осей
  • Низкий уровень шума


Подробнее о 3-х осевом датчике вибрации серии 4527