Пьезоэлектрические датчики ускорения. Вибродатчики/Акселерометры.

ВведениеПрименениеОсобенности

датчик вибрации 8318 низкочастотный
Представленные на странице вибродатчики относятся к категории Delta Tron® или CCLD (Constant Current Line Drive). Эта технология имеет давнюю историю и широко применялась у нас еще во времена СССР.
Чтобы наглядно объяснить принцип её работы приведем пример. Пусть на каком то промышленном объекте расположен датчик вибрации и компаратор уровня вибрации. Они запитаны постоянным током по двухпроводной линии. В случае превышения уровня вибрации над установленным порогом нужно передать сигнал в диспетчерскую службу. В помещение  службы выводится напряжение между проводниками этой линии. Когда на объекте срабатывает компаратор уровня вибрации, он разрывает цепь питания, и напряжение становится равным максимальному значению (для идеального источника постоянного тока это напряжение равно ∞, произведению величины тока на  бесконечное значение сопротивления разорванной цепи.) Подобным способом по цепи питания может передаваться сигнал с датчика во входной интерфейс измерительной системы. С точки зрения интерфейса это будет сигнал электрического напряжения в милливольтах.
Для работы датчиков Delta Tron® или CCLD требуется уже упомянутый источник стабилизированного постоянного тока.
В отличие от других вибродатчиков  Bruel & Kjaer верхняя граница частотного диапазона на этих моделях ограничивается  1/2 частоты резонанса, а не 1/3, что существенно расширяет частотный диапазон. Расширение достигается с помощью встроенного однозвенного НЧ-фильтра.
Каждый датчик комплектуется индивидуальным калибровочным паспортом, в котором приводится индивидуально измеренный частотный отклик акселерометра.

Конструкция.
Применяется пьезочувствительная керамика PZ 23 на основе цирконат-титаната свинца.
Конструкция корпуса сварная. База может быть обычной, или
изолированной от корпуса с помощью керамических дисков.
И корпус и база выполнены из титана для повышения коррозионной стойкости.
Встроенный предусилитель является преобразователем заряда, выполненным по толстопленочной технологии. Его входной каскад выполнен на МОП-транзисторе и имеет высокий входной импеданс, а выходной каскад построен на обычном биполярном транзисторе для обеспечения низкого выходного импеданса вибродатчика. Предприняты так же меры по ослаблению влияния на показания датчика электромагнитных поле радиочастотного диапазона.
Характеристики.
Uni-Gain чувствительность. Такая маркировка применяется ко всем DeltaTron-датчикам вибрации. Она означает, что, чувствительность корректируется в процессе производства, чтобы попасть в 2-х процентный интервал вокруг  типовых значений 1 мВ/мс-2, или 10 мВ/мс-2.

Частотная  зависимость.
Указанный в спецификации верхний предел  частотного интервала измерений ограничен тем, что чувствительность в этом интервале частот не должна отклоняться от заявленной в паспорте больше, чем на 10%. В данном случае верхняя частота составляет примерно 50% от резонансной частоты в смонтированном состоянии. Предполагается, что монтаж выполнен качественно, так как недостатки монтажа приведут к значимому уменьшению резонансной частоты смонтированного на объекте датчика.
Нижняя граница частотного диапазона определяется  свойствами встроенного предусилителя. Она определяется таким образом, чтобы отклонение чувствительности  от  паспортной величины было менее 10%.
Небольшое демпфирование  вибродатчиков Bruel & Kjaer
приводит к  единственному четко выраженному пику на амплитудно-частотной кривой.
Характеристики вибродатчиков:

Модель вибродатчика 4396 4399
Общие свойства
Вес г 18.2
oz 0.64

 

Виброчувствительность по напряжению (на частоте 159.2 Гц)

мВ/(м/с²) 10.0  ± 2% 10.0  ± 2%
(мВ/g) 98.07
± 2%
98.07
± 2%
Частотный диапазон (±10% предел) Гц 1 ↔ 14000
Резонансная частота в смонтированном состоянии кГц 28||29
Максимальная поперечная виброчувствительность % <4
Поперечная резонансная частота кГц 9||10
Максимальное длительное синусоидальное ускорение (пик) км/с²
g
Электрические параметры
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
виброчувствительность 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.
Недопустимо превышение верхнего
предела момента для модели 4396
из-за риска
повреждения
керамических
изолирующих
дисков

Max.

 

Нм (lbf×in)

3.5 (31)
Min. 0.5 (4.4)

 

 

  • Измерения вибраций, включая ударные и взрывные  процессы
  • Измерения на испытательных вибрационных стендах
  • Анализ вибрационных процессов
  • Мониторинг состояния  оборудования по вибрационному портрету
  • Контроль качества продукции

  • Индивидуальная калибровка
  • Совместимость с технологией CCLD
  • Варианты с простой и изолированной базой
  • Низкая чувствительность ко всем внешним источникам помех
  • Обеспечивающая высокое качество и стабильность
    технология Delta Shear
  • Взаимозаменяемость в соответствии с технологией Uni-Gain

Подробнее об акселерометрах/вибродатчиках серии 4396-4399