Wenn Sie vor der Herausforderung stehen, ein Schwingungsmesssystem f\u00fcr eine rotierende Maschine einzurichten, m\u00fcssen Sie den mechanischen Aufbau und die Lagerung der Welle kennen. Es besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen der Schwingungsmessung von Kugellagern und Gleitlagern. Bei Kugellagern werden Beschleunigungssensoren verwendet, w\u00e4hrend bei Gleitlagern N\u00e4herungssonden oder beides zum Einsatz kommen. <\/p>\n\n
Beachten Sie, dass nicht alle Arten von Beschleunigungsaufnehmern bei sehr hohen oder sehr niedrigen Oberfl\u00e4chen- oder Umgebungstemperaturen verwendet werden k\u00f6nnen. Es gibt Beschleunigungsaufnehmer mit eingebauten elektronischen Bauteilen in ihren Sensorgeh\u00e4usen und Sensoren ohne elektronische Bauteile. Sensoren mit integrierter Elektronik, wie MEMS- und IEPE-Beschleunigungsmesser, k\u00f6nnen bis zu einer Oberfl\u00e4chentemperatur von 120\u00b0C (MEMS) und 150\u00b0C bis 200\u00b0C (302\u00b0F bis 392\u00b0F) (IEPE) verwendet werden. F\u00fcr Hochtemperaturanwendungen, wie z. B. Messungen an Gasturbinen, Rohren und Beh\u00e4ltern, m\u00fcssen piezoelektrische (PE) Sensoren verwendet werden. <\/p>\n\n
Standard-Beschleunigungsaufnehmer eignen sich f\u00fcr die Messung zuf\u00e4lliger Schwingungen an Maschinen, Strukturen und anderen Bauteilen. Bei Schockmessungen, z. B. bei Crash-Tests, treten jedoch sehr hohe Beschleunigungen auf, so dass spezielle Beschleunigungsaufnehmer erforderlich sind. Verwenden Sie f\u00fcr solche Tests PE-Beschleunigungsaufnehmer f\u00fcr einen breiten Messbereich bis 50.000g oder MEMS-Sensoren auf Basis piezoresistiver Sensorelemente. <\/p>\n\n
Je nach Anwendung ist der Frequenzgang des Sensors entscheidend f\u00fcr die Messung aller interessierenden Frequenzen. Bei der Messung von Strukturen wie Br\u00fccken oder T\u00fcrmen (z. B. Windkraftanlagen und Modalanalyse) kann die Frequenz der gemessenen Schwingung sehr niedrig sein, manchmal unter 0,5 Hz oder bis hinunter zu DC. F\u00fcr diese Anwendungen sollten Sie Sensoren mit einem Frequenzgang bis hinunter zu DC verwenden. MEMS-basierte Beschleunigungsaufnehmer sind f\u00fcr diese Aufgabe geeignet. <\/p>\n\n
Bei Anwendungen wie der Maschinen\u00fcberwachung m\u00fcssen die Schwingungen \u00fcber einen breiten Frequenzbereich gemessen werden. Rotierende Maschinen mit 3000 Umdrehungen pro Minute oder mehr und W\u00e4lzlager haben interessante Frequenzen von mehr als 3-5 kHz. Um die Oberschwingungen dieser Signale zu erfassen, muss der Frequenzgang des\/der verwendeten Sensors\/Sensoren h\u00f6her als 3-5kHz sein. Der maximale Frequenzgang des Sensors h\u00e4ngt von seiner Fixierung auf der Oberfl\u00e4che des Messobjekts ab. F\u00fcr Signalfrequenzen \u00fcber 3kHz k\u00f6nnen Magnete verwendet werden. Um jedoch die besten Messergebnisse zu erzielen, insbesondere bei Frequenzen \u00fcber 10 kHz, m\u00fcssen die Sensoren mit Klebstoffen oder Befestigungsbolzen fixiert werden. <\/p>\n\n
Um die Schwingungen eines Objekts zu messen, m\u00f6chte man den Sensor an diesem montieren, aber keine Schwingungen von anderen Teilen induzieren. Deshalb muss auch das Sensorkabel mit gro\u00dfer Sorgfalt verlegt und an mehreren Punkten fixiert werden. Bei frei fliegenden Kabeln k\u00f6nnen zus\u00e4tzliche Schwingungen durch andere Bauteile als das Messobjekt eingebracht werden. Diese eingebrachten Schwingungen beeinflussen den Sensor und verf\u00e4lschen das zu messende Signal. Insbesondere bei der Verwendung von piezoelektrischen Sensoren kann die Bewegung des Kabels vom Sensor zum Ladungsverst\u00e4rker dazu f\u00fchren, dass mit diesem Kabel Ladungs\u00e4nderungen \u00fcbertragen werden. <\/p>\n\n
Wenn Sie Rauschen in Ihrem Messsignal sehen, insbesondere bei 50\/60 Hz, haben Sie h\u00f6chstwahrscheinlich eine Erdschleife. Erdschleifen k\u00f6nnen St\u00f6rungen als Rauschen auf das Messsignal \u00fcbertragen, am h\u00e4ufigsten bei einer Netzfrequenz von 50\/60 Hz. Erdschleifen entstehen, wenn eine gemeinsame Leitung (z. B. Signalr\u00fcckleitung\/Abschirmung einer IEPE-Beschleunigungsaufnehmerinstallation) an zwei Punkten mit unterschiedlichem elektrischem Potenzial geerdet wird. Um solche Erdschleifen zu vermeiden, schlie\u00dfen Sie den Kabelschirm nur an einer Stelle an, die auf Erdpotential liegt, und verwenden Sie nach M\u00f6glichkeit elektrisch isolierte Messf\u00fchler. <\/p>\n\n
Es besteht ein grundlegender Unterschied zwischen den beiden Betriebsarten von Ladungsverst\u00e4rkern f\u00fcr quasi-statische und dynamische Messungen. Die meisten Ladungsverst\u00e4rker unterst\u00fctzen beide Messarten. Vor dem Aufbau einer Schwingungsmesskette ist jedoch ein klares Verst\u00e4ndnis der gew\u00fcnschten Messung erforderlich, um die richtige Betriebsart des Ladungsverst\u00e4rkers auszuw\u00e4hlen. So sollten zum Beispiel Messungen in besonders niederfrequenten Bereichen <0,5 Hz mit dem quasistatischen Modus durchgef\u00fchrt werden. Dies ist manchmal der Fall, wenn niederfrequente Druckschwankungen in Hochtemperaturanwendungen gemessen werden. Typische Vibrationsmessungen haben einen h\u00f6heren Frequenzanteil im Signal; daher wird der dynamische Modus verwendet.
IEPE-Sensoren werden mit einem konstanten Strom und einer Gleichspannung versorgt. Das AC-Signal der gemessenen Beschleunigung wird der Versorgungsspannung \u00fcberlagert. Als Faustregel gilt: Je h\u00f6her der konstante Strom, desto gr\u00f6\u00dfer kann die Kabell\u00e4nge sein. Aber bedenken Sie: Die maximale Kabell\u00e4nge h\u00e4ngt auch von der Kabelqualit\u00e4t ab. Die meisten Signalkonditionierer und E\/A-Module f\u00fcr IEPE-Sensoren bieten einen Konstantstrom von 4 mA, der ein sehr gutes Optimum zwischen St\u00f6rfestigkeit, Kabell\u00e4nge, Signalfrequenz und Stromverbrauch darstellt. Messungen mit Kabell\u00e4ngen von \u00fcber 80 m oder sogar 100 m sind m\u00f6glich. <\/p>\n\n
Die kurze Antwort lautet: Ja, die Versorgungsspannung spielt eine Rolle. Die meisten MEMS-Sensoren haben einen eingebauten Spannungsregler, reagieren aber sehr empfindlich auf die Qualit\u00e4t der gelieferten Eingangsspannung. Die Qualit\u00e4t der Spannungsquelle muss hoch sein, sollte innerhalb von +\/-0,1 % geregelt werden, und das Rauschen und die Restwelligkeit d\u00fcrfen 1,5 mV RMS nicht \u00fcberschreiten. E\/A-Module, die speziell f\u00fcr MEMS-basierte Sensoren entwickelt wurden, bieten eine stabile Stromversorgung, und bei Verwendung dieser Ger\u00e4te bereitet die Versorgungsspannung kein Kopfzerbrechen. <\/p>\n\n
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