Пьезоэлектрические датчики ускорения. Вибродатчики/Акселерометры.
Обладая высокой чувствительностью, малой массой и небольшими габаритами, акселерометры типов 4506, 4506 B, B 002 и B 003 (далее называемые акселерометрами типа 4506) идеально подходят для трехосевых измерений с последующим модальным анализом сложных конструк- ций, при которых необходимо задействовать множество точек измерений, например, для изме- рений на автомобильных кузовах и трансмиссиях, для модального анализа поездов, летательных и космических аппаратов. Пазы на корпусе обеспечивают простоту установки акселерометров на пять поверхностей с помощью недорогих пластиковых зажимов, легко приспосабли- ваемых для испытываемых объектов различной формы.
Обычно трехосевые акселерометры состоят из трех отдельных акселерометров, установленных в едином корпусе так, чтобы вибрацию можно было измерять в трех взаимно перпендикулярных направлениях. При таком подходе возможность сокращения габаритов акселерометра ограничена, а три оси имеют различные точки отсчета.
Конструкция OrthoShear, использованная в акселеро- метре типа 4506 (см. рис.), создана вокруг общей под- вижной массы (6). Эта конструкция с единой массой позволила создать очень компактный трехосевой акселерометр, в котором все оси имеют единую точку от- счета. Эта конструкция также обеспечивает точность и непротиворечивость измерений даже в тех случаях, когда акселерометр подвергается сложным видам виб- рации. Подвижная масса окружена пьезоэлектриче- ским кольцом (5), которое охвачено четырьмя обособленно подвешенными изогнутыми пластинами (4). Из-за наличия штырей для подвески (3) разные секции подвергаются сдвигающим усилиям, соответствующим ускорениям в различных направлениях. Выходные сигналы для осей X, Y и Z получаются в результате соответствующе- го суммирования исходных сигналов. Узел зажат внешним кольцом (7). Предусилители (2), штыри для подвески (3) и Microtech-совместимый разъем образуют единую конструкцию, по- мещенную в герметически заваренный титановый корпус (8). Акселерометр типа 4506 изоли- рован от корпуса. Поэтому значительно снижен риск замыканий через цепи заземления, кото- рые могут стать причиной ненадежности многоканальных измерений.
Технические характеристики вибродатчика 4506
| 4506 | 4506B | 4506B002 | 4506B 003 | |
| Динамические характеристики | ||||
| Чувствительность (на частоте 159.2 Гц) |
10 мВ/мс−2 ± 10% (100 мВ/g + 8%/-12%) |
100 мВ/мс−2 ±10% (1 В/g + 8%/-12%) |
50 мВ/мс−2 ±10% (500 мВ/g + 8%/-12%) |
|
| Диапазон измерений | ± 700 мс−2 (70 g) | ± 70 мс−2 (7 g) | ± 140 мс−2 (14 g) | |
| Частотная характеристика (± 10%) |
X: от 0.3 Гц до 5.5 кГц; Y, Z: от 0.6 Гц до 3.0 кГц |
X: от 0.3 Гц до 3.5 кГц; Y, Z: от 0.3 Гц до 1.6 кГц | X: 0.3 Гц до 4.0 кГц; Y, Z: от 0.3 Гц до 2.0 кГц | |
| Фазовая характеристика | от 3 Гц до 3 кГц, ± 5° | от 2 Гц до 2.5 кГц, ± 5° | ||
| Резонансная частота установленного акселерометра | X: 19.0 кГц; Y, Z: 10.0 кГц |
X: 12.5 Гц Y, Z: 5.5 Гц |
X: 14.0 кГц Y, Z: 7.0 кГц |
|
| Поперечная чувствительность | <5% от чувствительности по рассматриваемой оси | |||
| Электрические характеристики | ||||
| Остаточный шум |
(от 1 Гц до 6 кГц) X: <40 мкВ (СКЗ); Эквив. < 0.004 мс−2 (<400 µg) Y, Z: <20 мкВ (СКЗ); Эквив. <0.002 мс−2 (<200 µg) |
(от 1 Гц до 3 кГц) X: <60 мкВ (СКЗ); Эквив. <0.0006 мс−2 (<60 µg) Y, Z: <30 мкВ (СКЗ); Эквив. <0.0003 мс−2 (<30 µg) |
(от 1 Гц до 3 кГц) X: <60 мкВ (СКЗ); Эквив. <0.0012 мс−2 (<120 µg) Y, Z: <30 мкВ (СКЗ); Эквив. <0.0006 мс−2 (<60 µg) |
|
| Характеристики окружающей среды | ||||
|
Максимальный неразрушающий удар (±пиковое значение |
50 кмс−2 (5000 g) | 10 кмс−2 (1000g) | 20 кмс−2 (2000 g) | |
| Чувствительность к изменениям температуры (при нижней граничной частоте 3 Гц) | 3 мс−2/°C | 5 мс−2/°C | ||
| Чувствительность к деформации основания при монтаже с помощью установочного зажима или клеящей ленты толщиной 0.09 мм: | 0.03 мс−2/µε | 0.01 мс−2/µε | 0.02 мс−2/µε | |
| Магнитная чувствительность | 6 мс−2/Tл | 3 мс−2/Tл | 6 мс−2/Tл | |
| Температурный коэффициент чувствительности |
X: +0.05%/°C; Y, Z: +0.1%/°C |
X: +0.15%/°C; Y, Z: +0.12%/°C |
||
| Физические характеристики | ||||
| Чувствительный элемент | Пьезоэлектрический, тип PZ 23 | Пьезоэлектрический, тип PZ 27 | ||
| Габариты (Высота×Ширина×Длина) |
17×17×14.5 мм (0.67×0.67×0.57 дюйма), без разъема |
17×17×17 мм (0.67×0.67×0.67 дюйма), без разъема |
||
| Масса | 15 г (0.53 унции) | 21 г (0.74 унции) | 18 г (0.63 унции) | |
| Встроенный ID (таблица TEDS) | Нет | Есть | Есть | Есть |
Применение:
Измерения для структурного анализа
Многоканальные измерения для модального анализа
Модальные измерения в приложениях для автомобильных кузовов и трансмиссий.
Особенности:
- Использование стандарта IEEE P1451.4 «Интеллектуальный интерфейс для датчиков с таблицами TEDS»
- Пять установочных поверхностей
- Простая подгонка к испытываемым объектам различной конфигурации за счет использования установочных зажи- мов
- Прочный титановый корпус с несъемным титановым 4-контактным разъемом
- Компактная запатентованная конструкция OrthoShear® с высоким отношением «чувствительность/масса». Уникальная конструкция с одной подвижной массой позволяет создать единую точку отсчета для всех осей
- Непосредственное подключение к (ICP®-совместимому) источнику питания DeltaTron. Принцип DeltaTron позволяет использовать недорогие кабели
- Низкое полное выходное сопротивление позволяет использовать длинные кабели
- Встроенные предусилители с низким уровнем шума со спе- циализированными интегральными схемами для получения динамического диапазона, превышающего 100 дБ (чувстви- тельность 100 мВ/g)
- Электрическая изоляция для защиты от замыканий по цепям заземления
