Пьезоэлектрические датчики ускорения. Вибродатчики/Акселерометры.
Представленные здесь вибродатчики по внешнему виду напоминают пару 4396-4399. Передача данных и у той и у другой пары осуществляется по проводам питания, обеспечиваемого источником стабилизированного постоянного тока. Эта технология ассоциируется с терминами Delta Tron или CCLD (Constant Current Line Drive). Технология не является новой и широко применялась в автоматике еще во времена СССР. Типичным примером её использования в автоматике является передача диспетчерским службам сигнала об опасном превышении интенсивностью вибрации порогового уровня.
На контролируемом объекте устанавливают датчик вибрации и компаратор её уровня. Они запитаны от источника постоянного стабилизированного тока по двухпроводной линии. В случае превышения измеряемого вибродатчиком уровня вибрации над установленным порогом сигнал предается в диспетчерскую службу. В помещение этой службы выводится напряжение между проводниками линии питания. При срабатывании компаратора уровня вибрации, он разрывает токовую цепь, и напряжение в ней становится равным максимальному для данного источника значению (для идеализированного источника постоянного тока это напряжение бесконечно велико, так как равно произведению величины тока на бесконечное значение сопротивления разорванной цепи.) По такому принципу можно по цепи питания передавать не только двоичный сигнал, но измеряемый датчиком сигнал и посылать его во входной интерфейс измерительной системы. На входе в интерфейс это будет сигнал в виде электрического напряжения.
Как и у же упомянутой пары датчиков вибрации 4396-4399 верхняя граница частотного диапазона у моделей 4395-4398 ограничивается 1/2 частоты собственного резонанса, а не 1/3, и это существенно повышает верхнюю частоту диапазона измерений. Расширение обеспечивается встроенным в датчик однозвенным НЧ-фильтром.
Каждый датчик вибрации поставляется с индивидуальным калибровочным паспортом, в котором представлена индивидуально измеренная амплитудно-частотная характеристика акселерометра.
Конструкция.
В качестве чувствительного к ускорению элемента используется пьезоэлектрическая керамика на основе цирконат-титаната свинца PZ 23 .
Конструкция титанового корпуса сварная. Основание может быть обычным, или электрически изолированным от корпуса прокладкой из керамических дисков.
Для повышения долговечности основание и корпус акселерометра выполнены из коррозионно стойкого титана .
Встроенный предварительный усилитель является преобразователем заряда в электрическое напряжение, выполненным по толстопленочной технологии. Его входной каскад построен на полевом (МОП) -транзисторе и обладает высоким входным импедансом, а выходной каскад выполнен на биполярном транзисторе и формирует низкий выходной импеданс датчика.
Характеристики.
Чувствительность. При современной аналоговой схемотехнике чувствительность уже не играет такой роли как раньше, но играет роль разброс чувствительности. При замене одного датчика на другой того же типа хотелось бы получить эффект типа Plug & Play и не возиться с обременительными настройками. Маркировка Uni-Gain, применяемая к DeltaTron-датчикам вибрации означает, что взаимозаменяемость обеспечена . Она достигается тем, что, чувствительность корректируется в процессе производства, чтобы попасть в 2-х процентный интервал вокруг типовых значений 10 мВ/мс-2, или 1 мВ/мс-2.
Частотные параметры вибродатчика.
Ограниченный частотой собственного резонанса верхний предел частотного интервала измерений определяется так, чтобы чувствительность в этом интервале отклонялась от заявленной в паспорте не больше, чем на 10%. У представленной пары датчиков верхняя частота составляет примерно половину от резонансной частоты в смонтированном на объекте состоянии. Предполагается, что монтаж произведен в соответствии с инструкцией, в противном случае можно столкнуться со значимым уменьшением резонансной частоты датчика, смонтированного на исследуемом объекте.
Нижняя граница приемлемого для качественного измерения частотного диапазона определяется характеристиками встроенного в датчик предусилителя.
Небольшое демпфирование представленных здесь вибродатчиков позволяет выделить единственный четко выраженный пик на амплитудно-частотной кривой.
Характеристики вибродатчиков:
| Модель датчика вибрации |
4395 | 4398 | ||
| Общие свойства |
||||
| Вес | г | 12.9 | ||
| oz | 0.45 | |||
|
Чувствительность по напряжению (на частоте 159.2 Гц) |
мВ/(м/с²) | 1.0 ± 2% | 1.0 ± 2% | |
| (мВ/g) | 9.8 ± 2% |
9.8 ± 2% |
||
| Частотный диапазон (±10% предел) | Гц | 0.3 ↔ 18000 | ||
| Резонансная частота в смонтированном состоянии | кГц | 37||37 | ||
| Максимальная поперечная чувствительность | % | <4 | ||
| Диапазон измеряемых ускорений при температуре не более 100°С |
м/с² | 7500 | ||
| Максимальное длительное синусоидальное ускорение (пик) | км/с² | — | ||
| g | — | |||
| Электрические параметры датчика виброускорений |
||||
| Уровень остаточного шума (измеряется прибором NEXUS модели 2692‐001 в специальном диапазоне частот) | мм/с² | <0.004 | ||
| мg | <0.0004 | |||
| Емкость (без кабеля) | пФ | — | ||
| Cопротивление изоляции корпуса от базы |
мОм | 20||не изол. | ||
| Окружающая среда, требования: | ||||
|
Диапазон рабочих температур |
°C | –50 ↔ +125 | ||
| °F | – 58 ↔ + 257 | |||
| Температурный коэффициент чувствительности | %/°C | — | ||
| Чувствительность к колебаниям температуры |
(м/с²)/°C | 0.1 | ||
| g/°F | 0.006 | |||
| Чувствительность к деформации основания (при 250 µε в плоскости основания) | (м/с²)/µε | — | ||
| g/µε | — | |||
|
Чувствительность к магнитным полям (50 Гц, 0.038 Тл) |
ms–2/T |
5
|
||
| g/кGauss | 0.5 | |||
|
Максимальное неразрушающее ударное ускорение (± пик) |
kms–2 |
20
|
||
| g | 2040 | |||
| Механические параметры |
||||
| Материал корпуса | Титан | |||
| Материал чувствительного пьезоэлектрического элемента | керамика PZ 23 | |||
| Конструкция | DeltaShear | |||
| Герметизация | Сваркой | |||
| Электрический разъем | 10–32 UNF | |||
| Монтаж | YQ2962 стержень М3отверстие с резьбой |
|||
|
Угловой момент затяжки при монтаже. |
Max. |
Нм (lbf×in) |
3.5 (31) | |
| Min. | 0.5 (4.4) | |||
Габаритные размеры (мм) 14х21.7
Резонансная частота у вибродатчиков 4395-4398 на десятки процентов выше, чем у 4396-4399. Соответственно, выше и верхний порог диапазона измеряемых частот.
- Измерения высокочастотных вибраций, включая ударные ускорения и взрывные процессы
- Измерения параметров вибрации на стендах
- Контроль качества продукции
- Мониторинг состояния оборудования и предупреждения аварийных ситуаций по вибрационному портрету
- Анализ вибрационных процессов
- Индивидуальная калибровка
- DeltaTron, совместимость с технологией CCLD
- Варианты с обыкновенной и изолированной от корпуса базой
- Низкая чувствительность ко любым внешним источникам помех
- Небольшая масса
- Высокое качество и стабильность за счет
технологии Delta Shear - Взаимозаменяемость (а пределах одной модели/типа), обеспечиваемая технологией Uni-Gain
