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有效进行加速度测量和振动监测的 10 项最重要原则
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有效进行加速度测量和振动监测的 10 项最重要原则

在振动监测和加速度测量中,有许多变量需要考虑,也有许多犯错误的机会。 有时,有一份清单能让你保持正确的方向,这也是一件好事。 以下是有效振动监测和加速度测量的 10 个要点

1.了解您的应用程序

如果要为旋转机器建立振动测量系统,您需要了解轴的机械设计和轴承。 测量球轴承和滑动轴承的振动有很大区别。 球轴承使用加速度计,而滑动轴承使用接近探头或两者兼用。

2.环境温度和表面温度

请记住,并非所有类型的加速度计都能在极高或极低的表面或环境温度下使用。 有在传感器外壳中内置电子元件的加速度计,也有不带电子元件的传感器。 带有集成电子元件的传感器,如 MEMS 和 IEPE 加速计,可在高达 120°C / 248°F (MEMS) 和 150°C 至 200°C (302°F 至 392°F) (IEPE) 的表面或环境温度下使用。 对于高温应用,如测量燃气轮机、管道和容器,必须使用压电 (PE) 传感器。

3.振动还是冲击?

标准加速度计适用于测量机器、结构和其他组件的随机振动。 然而,在冲击测量中,例如在碰撞测试中,会出现非常高的加速度,因此需要使用特殊的加速度计。 对于这些类型的测试,可使用测量范围宽达 50,000g 的 PE 加速计或基于压阻传感元件的 MEMS 传感器。

4.测量高频范围直至直流电压

根据不同的应用,传感器的频率响应对于测量各种相关频率至关重要。 在测量桥梁或塔架等结构时(如风力涡轮机和模态分析),测量到的振动频率可能非常低,有时低于 0.5 赫兹或低至直流。 对于这些应用,应使用频率响应低至直流的传感器。 基于 MEMS 的加速度计非常适合这项工作。

5.传感器安装和频率响应

在机器监测等应用中,必须在较宽的频率范围内测量振动。 每分钟 3000 转或更高转速的旋转机器和滚子轴承的相关频率超过 3-5 千赫。 要查看这些信号的谐波,所用传感器的频率响应必须高于 3-5 千赫兹。 传感器的最大频率响应取决于其在被测物体表面的固定情况。 信号频率高于 3kHz 时,可使用磁铁。 不过,为了获得最佳测量结果,特别是频率超过 10kHz 时,传感器必须用粘合剂或安装螺栓固定。

6.传感器电缆的布线和固定

要测量一个物体的振动,需要将传感器安装在该物体上,但又不能受到其他部件振动的影响。 因此,传感器电缆的铺设也必须非常小心,并在多个点进行固定。 对于自由飞行的电缆,除被测物体外,其他部件也会产生额外的振动。 这种引入的振动会影响传感器并扭曲您希望测量的信号。 特别是在使用压电传感器时,从传感器到电荷放大器之间的电缆移动会导致电荷变化随电缆传递。

7.避免测量信号出现噪音

如果在测量信号中发现噪声,尤其是在 50/60Hz 频率下,则很可能存在接地回路。 接地回路会以噪声的形式向测量信号传输干扰,在线路频率为 50/60Hz 时最为常见。 当一条公共线路(例如 IEPE 加速计安装的信号回线/屏蔽)在电位不同的两点接地时,就会产生接地环路。 为避免此类接地回路,请仅在接地电位处连接电缆屏蔽,并尽可能使用电气隔离的传感元件。

8.电荷放大器的时间常数对测量有何影响?

电荷放大器用于准静态和动态测量的两种工作模式之间存在根本性的区别。 大多数电荷放大器都支持这两种测量类型。 但在建立振动测量链之前,必须清楚地了解所需的测量,以选择正确的电荷放大器工作模式。 例如,在<0.5Hz 的超低频率范围内进行测量时,应使用准静态模式。 在高温应用中测量低频压力波动时,有时会出现这种情况。 典型的振动测量信号频率较高,因此使用动态模式。
电荷放大器的时间常数决定了静态或动态测量的工作模式。

9.IEPE 传感器的最大电缆长度是多少?

IEPE 传感器由恒定电流和直流电压供电。 测量加速度的交流信号叠加在电源电压上。 根据经验,恒定电流越大,电缆长度就越长。 但请记住:最大电缆长度还取决于电缆质量。 大多数用于 IEPE 传感器的信号调节器和输入/输出模块都提供 4mA 的恒定电流,在抗噪性、电缆长度、信号频率和电流消耗之间实现了很好的优化。 可以使用长于 80 米甚至 100 米的电缆进行测量。

10.基于 MEMS 的加速度计的电源电压重要吗?

简短的回答是肯定的,电源电压确实很重要。 大多数 MEMS 传感器都有内置稳压器,但对输入电压的质量非常敏感。 电压源的质量必须很高,调节范围应在 +/-0.1% 以内,噪声和纹波不得超过 1.5mV RMS。 专为基于 MEMS 的传感器设计的 I/O 模块可提供稳定的电源,在使用这些设备时,电源电压不会令人头疼。

以下是选择合适加速度计的方法

下载我们的免费白皮书《振动监测要点》,了解有关加速度测量的更多详细技术信息,包括用于测量加速度的 PE、IEPE 和 MEMS 三种绝对振动传感器各自的优缺点。

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