Пьезоэлектрические дачики ускорения. Вибродатчики (Акселерометры).

ВведениеПрименениеОсобенности

Акселерометр 4381

датчик вибрации 4381
вибродатчик 4381

входит в группу вибродатчиков, чувствительные элементы которых выполнены на основе PZT-керамики (свинец-цирконий-титан ) . Он принадлежит к подгруппе датчиков вибрации Uni-Gain.

Термин Uni-Gain — чувствительность означает, что в процессе производства на заводе-изготовителе чувствительность акселерометра проходит процесс настройки таким образом, чтобы её вариации не выходили за пределы 2% — ного интервала вокруг паспортного значения чувствительности. Такая настройка  делает возможной практическую взаимозаменяемость датчиков, что облегчает труд экспериментаторов и повышает производительность труда исследователей, проводящих испытания конструкций на вибрационных стендах. При этом  снижается вероятность ошибок при измерениях и контроле вибрационных процессов.
Датчики вибрации 4381 выполнены по технологической схеме DeltaShear®, в которой чувствительные к ускорению пьезоэлектрические пластинки из PZT-керамики (Plumbum-Zirconium-Titanium) в исходном состоянии не свободны, а нагружены с помощью специального, прижимного кольца. Благодаря статической предварительной нагрузке удается сдвинуть характеристики пьезоэлементов в область высокой линейности, чего нельзя сказать об области вблизи нулевой нагрузки на чувствительные элементы датчиков вибрации.
Схема DeltaShear включает три пьезоэлектрических чувствительных элемента, что может ввести в заблуждение неопытного экспериментатора, который может  предположить, что речь идет о трехосевом вибродатчике, хотя в действительности речь идет о типичном по функции (но не по конструкции) одноосевом акселерометре.

Датчики  вибрационного ускорения 4381 демонстрируют чувствительность, на порядок превосходящей таковую у  аналогичных вибродатчиков (с такой же верхней граничной частотой).

В отличие от акселерометров 4370 характерной особенностью  вибродатчиков 4381 является боковое расположение коннектора (10 – 32 UNF).
Для увеличения резонансной частоты вибродатчиков в смонтированном состоянии рекомендуется их крепление на поверхности испытываемого на вибростенде, или являющегося источником вибрации объекта с помощью снабженной резьбой шпильки. Если повреждение поверхности испытываемого объекта не желательно, то можно применить и другие способы монтажа, но с потерей верхней части частотного диапазона линейности характеристики.  Это надо учитывать при исследовании объектов, дизайн поверхности которых не должен пострадать после испытания на вибростенде.

Технические характеристики вибропреобразователя 4381

Частотный диапазон 0.1 – 4800 Гц
Температура внешней среды -74 – 250 C°
Вес вибродатчика 4381 43 г
Чувствительность (зарядовая) 10 пК/(м/с²)
Остаточный уровень шума в специальном диапазоне частот (rms) ± 0.02 м g
Уровень максимального рабочего ускорения (пик) 2000 g
Электрический разъем 10-32 UNF
Крепление на шпильке
Аксессуары в комплекте AO 0038
Установочный винт в комплекте YQ 2960
Выход зарядовый
Unigain Да
Трехосевой Нет
TEDS Нет
Применение Общего назначения, вибрационные испытания
Единица выходного сигнала пК
Резонансная частота датчика вибрации 16 кГц
Максимально допустимый уровень ударного ускорения (± пик) 2000 g

 

Калибровка
Чувствительность, внесённая в калибровочный паспорт определялась на частоте 159.2 Гц и при ускорении 10 g. С доверительной вероятностью 99.9% погрешность заводской калибровки не выходит за пределы ± 2%.Датчики вибрации марки 4381 представлены двумя моделями, собственно 4381 и 4381-V. Главным отличием их является интервал разброса зарядовой чувствительности. Если для первой модели  это уже упомянутый выше разброс при 159.2 Гц равный ±2%, то для второй модели вибродатчика это уже ±15%. Не следует считать большим недостатком такой разброс чувствительности. Он мешает только взаимозаменяемости. Если вибродатчик откалиброван, то с его помощью можно измерять параметры вибрации с одинаковой точностью как для модели 4381, так и 4381 V.

Рекомендуемое применение датчиков вибрации 4381, 4381 V.
Акселерометры (датчики вибрации) этой подгруппы, являющиеся универсальными датчиками ускорения при измерениях вибрации по одной оси и ударных воздействий на испытываемые конструкции, клиенты компании Bruel & Kjaer используют при выполнении следующих видов вибрационных испытаний и измерений:

  • Измерения ускорений при экспериментальных исследованиях особо чувствительных к вибрациям объектов на вибростендах на малых частотах и при малых значениях ускорений. Мониторинг процессов вибрации по одной оси во время вибрационных тестов.
  • Мониторинг в условиях экстремальных температур (-74,+250°C) работы оборудования, приборов и процессов, сопровождающихся вибрациями.
  • Исследования в области экспериментального модального и структурного анализа, в которых для получения результатов не нужно больших ускорений конструкции.

Особенности применения акселерометров 4381, 4381 V

  • Благодаря тому, что акселерометры 4381, 4381 V  являются термостойкими и могут успешно применяться , как при обычных, так и экстремальных температурах (от -74°C до 250°C) установка их на объект, исследуемый на высокотемпературных и низко температурных испытательных стендах, дает возможность получать параметры вибрации при изменении температурного фона в широком диапазоне без смены датчиков.
  • Высокая чувствительность (10 пК/(м/с²)) дает возможность измерять  малые ускорения с высокой точностью.
  • Высокое значение отношения чувствительности к массе вибродатчика
  • Высокое значение резонансной частоты
  • Долговременно стабильные параметры, благодаря сварному стальному корпусу.


Подробнее об акселерометрах серии 4381