Датчики измерения виброускорения

Изучаем датчики вибрации

Датчик вибрации представляет собой устройство, которое реагирует на вибрационные явления и регистрирует их. Предназначен для определения виброскорости, виброперемещения и виброускорения. Своевременное определение показателей позволяет выявить недостатки и неисправности в работе приборов, предотвратить поломки. Применяются в различных аппаратах, которые требуют учет вибрационных процессов, различных диагностических системах, теплоэнергетике, электроэнергетике, транспорте.

Взаимозависимые параметры вибрации

Процесс выбора датчика определяется условиями его применения. Наиболее часто в системах контроля вибрации используют датчики:

  • виброперемещения;
  • виброскорости;
  • виброускорения.

Первые характеризуют положение контролируемого объекта, вторые – быстроту изменения его положения во времени, а третьи – быстроту изменения скорости. Эти три параметра, характеризующие вибрацию, являются взаимосвязанными и, контролируя, например, виброускорение, путем однократного или двукратного интегрирования, легко вычислить остальные два параметра.

Наличие трех типов датчиков обусловлено необходимостью контроля вибрации на объектах с различными частотными характеристиками. В низкочастотной области хорошо зарекомендовали себя датчики виброперемещения, для среднечастотных объектов обычно применяются датчики виброскорости, а для высокочастотных – датчики виброускорения.

Физический смысл взаимосвязанных величин можно трактовать следующим образом: виброперемещение характеризует величину деформации объекта, виброскорость отражает степень усталостной прочности, а по виброускорению можно судить о величине колебательных сил, действующих на объект.

Особенности использования

К отличительным особенностям можно отнести:

  • Принцип установки. Датчики вибрации могут быть установлены стационарно или временно.
  • Сфера использования. Высокие показатели надежности и прочности позволяют применять данные прибор в различных сферах, в том числе в условиях пожаро- и взрывоопасности.
  • Технические характеристики. Простая конструкция, понятный принцип работы, чувствительность, точность характеристик, возможность представления информации в цифровой форме.

Поверка и калибровка вибропреобразователей

Датчики измерения виброускорения

Поверка вибропреобразователей регламентируется ГОСТ Р 8.669-2009 «Государственная система обеспечения единства измерений. Виброметры с пьезоэлектрическими, индукционными и вихретоковыми вибропреобразователями. Методика поверки». Она может быть первичной или периодической и различаться набором операций. Рассмотрим подробнее в таблице.

Таблица 1. Операции, выполняемые при поверке вибропреобразователя по ГОСТ Р 8.669-2009

  • Операции внешнего осмотра предполагает отбраковку вибропреобразователя по внешним признакам, а именно по повреждениям резьбы, кабеля и т.д.
  • Операции из пунктов 10.3 и 10.8 ГОСТ предполагают определение электрических параметров пьезоэлектрического вибропреобразователя, а именно сопротивления изоляции и ёмкости преобразователя. Эти параметры определяются потому, что от них зависит коэффициент преобразования датчика и устойчивость его к внешним помехам.

Перечисленные выше операции проводятся без подключения датчика к какой-либо вибрационной установке.

Далее следуют операции опробования и определения действительного значения коэффициента преобразования. При опробовании датчик подключается к вибростенду и с помощью системы управления задается вибрация и проверяется наличие на выходе преобразователя сигнала соответствующей формы. Определения действительного коэффициента преобразования имеет цель определить соответствие коэффициента преобразования датчика на базовой частоте паспортному значению.

Далее определяется коэффициент поперечного преобразования – чувствительность датчика к вибрации, действующей не по оси вибропреобразователя, неравномерность частотной характеристики – величина, определяющая точность измерений вибропреобразователя в рабочем диапазоне частот, нелинейность амплитудной характеристики – характеристика, определяющая точность измерений в рабочем диапазоне амплитуд.

Также при поверке определяются частота установочного резонанса вибропреобразователя и рассчитывается его основная относительная погрешность.

Калибровка вибропреобразователей регламентируется набором ГОСТ ИСО 16063, являющимся переводом соответствующих международных стандартов. В этот набор входят:

Как видно из названий стандартов, они описывают практически те же самые операции, что и ГОСТ Р 8.669-2009.

Отличия отечественного стандарта от международных заключаются, в основном, в выборе набора используемых частот и амплитуд.

Рассмотрим проведение первичной и периодической поверок вибропреобразователя с помощью систем ВС-321 и ВС-421.

Применение в транспортной сфере

Приборы данного типа определяют вибрации электродвигателей, высокий уровень которых непосредственно влияет на надежность двигателя, снижает надежность подшипников. Все виды нагрузок от вибрирующего ротора разрушают масляную пленку подшипников скольжения, приводят к появлению механических повреждений. Также подвержен разрушению подшипники качения, появление трещин, сколов, разрыв сепараторов приводит к выходу их из строя. Ускоряется изнашивание обмоток, вала, появляются трещин статора, возникают повреждения опорной рамы. Задача измерения уровня вибрационных процессов, их характера необходима для устранения причин, которых может быть множество:

  • Механическое повреждение. Это может быть неправильная центровка, неисправности и искривления, ослабление креплений, повреждения соединительной муфты, дефекты в сборке, дефект фундамента и опорной рамы.
  • Электромагнитное воздействие: неправильное соединение отдельных элементов, замыкания или обрывы в обмотках, неравномерный зазор воздуха, дисбаланс ротора, образование трещин, излишние зазоры, дефект самих подшипников.
  • Аэродинамические причины — в результате воздействия вентиляторов, расположенных на роторе.

Датчики измерения виброускорения

Для предотвращения повреждений, измеряются показатели на всех подшипниках электродвигателей в 3 направлениях:

  • Вертикальном, в наивысшей точке подшипника
  • Горизонтально-поперечном, на уровне оси вала (перпендикулярно)
  • Горизонтально-осевом, на уровне оси вала.

Полученные показатели вибросокорости варьируются от 2.8 до 4.5 мм/с, в зависимости от числа оборотов (от 600 до 6000 об/мин).

Измерение проводится двумя способами: контактным и бесконтактным. Первый способ предполагает пьезоэлектрический датчик вибрации. Он устанавливается непосредственно на саму рабочую поверхность, например на подшипник. Наиболее предпочтительным в данном случае является резьбовое соединение. Необходимо учитывать, что штифт должен быть установлен в направлении вибрации. Не менее важным показателем является масса, которая должна быть не более 5% массы самого электродвигателя. Бесконтактным способом измерения проводятся с помощью вихретоковых датчиков или ультразвука. Проводить измерения лучше всего в режиме холостого хода для получения более точных результатов.

Датчики измерения виброускорения

Обзор датчиков вибрации

Для всех механизмов, содержащих движущиеся массы, характерно наличие вибрации, которая при превышении допустимых значений приводит, в лучшем случае, к преждевременному ремонту механизма, в худшем – к невосстанавливаемому отказу или к аварии. Избежать нежелательных ситуаций позволяют многочисленные системы контроля и аварийной защиты, использующие информацию датчиков вибрации, описание которых приведено в разделе «Серийно выпускаемые датчики»

На нижнем уровне каждой такой системы контроля стоят первичные преобразователи – датчики вибрации. Правильный выбор типа оборудования позволяет купить датчики вибрации для конкретных механизмов и обеспечить их бесперебойную работу.

Про анемометры:  Асу тп и тп

Конструкция и свойства

Основной характеристикой данного прибора является чувствительность. Она может быть разной и варьируется в диапазоне от 0.5 mB/g для миниатюрных моделей до 100 mB/g для промышленных агрегатов и свыше 500 mB/g для высокочувствительных.

К основным свойствам относятся:

  • Высокий показатель ударной стойкости
  • Высокий показатель собственной частоты
  • Низкие показатели уровня собственного шума.

Датчики измерения виброускорения

Представляют собой конструкцию, состоящую из двух блоков: вибропреобразователя и электронного блока. Первый представляет собой чувствительный элемент, предназначен для улавливания вибрационного движения и преобразования данного механического сигнала в электрический. Второй компонент выполняет функцию дешифровщика полученного электрического импульса и вывода информации в доступной форме, например цифровой. Современные модели оборудован микропроцессорным блоком управления. С его помощью возможна цифровая обработка сигналов, а также использование сложные алгоритмы, с их помощью учитывается весь спектр вибрационного воздействия.

Серийно выпускаемые датчики вибрации

Датчики измерения виброускорения

Датчик МВ — 43 является базовой моделью целой серии датчиков контроля виброускорения: от МВ – 44 до МВ – 47. Во всех моделях датчиков МВ в качестве чувствительного элемента применяется пакет пьезоэлементов, установленный на изоляционной прокладке и прижатый к основанию грузом с гайкой. Регулирование коэффициента преобразования возможно изменением массы обоймы.

Датчики отличаются коэффициентами преобразования, диапазонами частот, длинами тепло- и антивибрационного кабеля, видами соединителей и различными вариантами установки, рабочими температурами. Например, МВ-44 работоспособен при температурах до 400 градусов, а МВ-47 – до 650. МВ-45 отличается способом установки – он крепится посредством резьбового хвостовика в одной точке.

В зависимости от модели датчики виброускорения МВ применяются для непрерывного и долгосрочного контроля на объектах машиностроения и на виброактивных судовых и авиационных двигателях, газоперекачивающих аппаратах.

Датчик вибрации ДВА- 301

Датчики с аналоговым выходом предназначены для контроля виброускорения в различных отраслях: начиная с медицинской и пищевой и заканчивая отраслями промышленности с взрывоопасными условиями эксплуатации оборудования.

В настоящее время выпускается шесть модификаций датчика. Модели ДВА–301-1 осуществляют однокоординатный контроль виброускорения (ось Y), а ДВА-301-2 — двухкоординатный (оси X иY). Каждая из моделей имеет три модификации, отличающиеся верхним пределом измерения – 2g, 5g и 10g. Выходной сигнал датчика представлен унифицированным токовым сигналом со смещенным нулем.

Датчики виброскорости

Датчики измерения виброускорения

Датчик применяется для измерения виброскорости узлов и деталей конструкции газовых и паровых турбин, насосов и другого оборудования. Датчик измеряет среднеквадратическое значение виброскорости по трем координатам. Конструктивно состоит из вибропеобразователя с тремя измерительными каналами, каждый из которых реализован на конденсаторе с подвижной и неподвижной обкладками. Выход датчика – три токовых сигнала, пропорциональные виброскорости по каждому направлению.

Выход измерительного преобразователя содержит цифровой канал (RS — 485) и три унифицированных токовых выхода или цифровой канал и четыре дискретных выхода типа «сухой контакт». Предусмотрена задержка срабатывания и сброса сигнализации от 0,1 до 30с по каждому каналу.

Датчик вибрации ДВСТ – 1

Линейка датчиков вибрации взрывозащищенного исполнения представлена моделями ДВСТ-1-10, ДВСТ-1-20, ДВСТ-1-30 и ДВСТ-1-50, предназначенными для контроля СКЗ виброскорости в пределах 0,5 -10, 1 – 20, 2 -30 и 3 – 50мм/c соответственно.

Конструктивно датчик выполнен в одном корпусе, в котором размещены пьезоэлемент, элементы согласования, электронный усилитель с фильтром, детектор средних квадратических значений и преобразователь напряжения в универсальный токовый сигнал со смещенным нулем, пропорциональный СКЗ виброскорости. Подключение датчиков к приборам токовой ветви производится двухжильным кабелем.

Датчик вибрации ДВС — И

Датчики измерения виброускорения

Область применения датчиков ДВС – вибродиагностика механического оборудования. Датчик измеряет СКЗ и мгновенное значение горизонтальной и вертикальной составляющих виброскорости до 40 мм/с.

Конструктивно ДВС – И состоит из блока нормирующего преобразователя, соединенного линиями связи с двумя электродинамическими преобразователями.

В корпусе блока расположена плата нормирующего преобразователя и блок искробезопасности. На плате реализованы два отдельных канала измерения. Выходное напряжение электродинамического преобразователя, пропорциональное виброскорости, поступает в аналоговый тракт измерительного канала, масштабируется, фильтруется, затем проходит обработку в АЦП. Микропроцессор вычисляет СКЗ виброскорости и осуществляет запись мгновенных значений в ОЗУ. Вычисленные результаты поступают на ЦАП с токовым выходом и на цифровой выход (RS — 485). Мгновенные значения виброскорости обрабатываются ЦАП с выходом по напряжению.

Электродинамические преобразователи представляют собой полый металлический цилиндр, внутри которого расположены катушка с магнитным якорем и магнитные осевые опоры. При вибрации корпуса якорь изменяет свое положение относительно катушки и ЭДС, наведенная в ней, пропорциональна скорости смещения корпуса. Отличительная особенность – отсутствие пружинной подвески, что обеспечивает повышенную надежность устройства.

Датчики виброперемещения

Датчики измерения виброускорения

Датчик вибрации с вихретоковым преобразователем предназнчен для контроля величины осевого перемещения и поперечного биения электропроводящих валов (их вибрации) бесконтактным способом. Сфера применения – контроль работы и диагностика состояния турбин, насосов, компрессоров, электродвигателей.

Конструктивно датчик представляет зонд (резьбовую шпильку) с рамещенной в торце его катушкой индуктивности. При запитке катушки вокруг нее возникает электромагнитное поле, возбуждающее в контролируемом узле вихревые токи, изменяющие ее активное и индуктивное сопротивление. Величина изменения этих параметров пропорциональна изменению зазора в промежутке «торец зонда – контролируемый объект». Датчик поставляется комплектно с преобразователем, обеспечивающим унифицированный токовый сигнал. Аналогичная конструкция датчика вибрации DS – 2, отличия заключаются лишь в диапазоне измерения виброперемещения (для DS–1от10 до 200 мкм, для DS-2 – от 10 до 250мкм) и диапазонах измерения расстояния между торцом зонда и узлом контроля (0,5 – 2,5 и 0,5 – 5,5мм соответственно). Датчики могут работать с вихретоковым каналом ИКВ-1.

Датчик вибрации ДП-И

Датчик осуществляет измерение параметров вибрации – величин зазора и виброперемещения, векторную сумму и мгновенное значение виброперемещения.

Датчики измерения виброускорения

Измерение осуществляется вихретоковым преобразователем, катушка которого запитывается импульсами тока, генерируемыми в нормирующем преобразователе. Наведенные в контролируемом узле вихревые токи изменяют комплексное сопротивление измерительной катушки. По величине комплексного сопротивления в нормирующем преобразователе вычисляется величина зазора (до 2,5 мм) или перемещение (до 500 мкм). Обработанная информация передается пользователю по интерфейсу RS-485 или аналоговым токовым сигналом. В зависимости от исполнения преобразователь выпускается в двух исполнениях: одно- и двухканальном.

Большое внимание разработке и производству датчиков вибрации уделяет компания HansfordSensors (Великобритания). Компания предлагает большой перечень датчиков виброскорости в обычном и компактном исполнениях и с токовым сигналом для связи с вторичными приборами.

Про анемометры:  Дымоход для газового котла: нормы и требования к монтажу, сравнительный обзор видов

Ведущим предприятием по производству систем контроля вибрации является компания «ТИК» (Россия). Ее продукция – датчики виброскорости, виброускорения и виброперемещения отличаются высокой надежностью и возможностью работы в любых условиях.

На производстве пьезоэлектрических датчиков вибрации (принцип действия пъезоэлектрических датчиков вибрации) специализируется научно-производственное объединение «НПО ИТ». Продукция объединения обладает высокой помехоустойчивостью и может работать в условиях действия сильных электромагнитных помех. Отдельные модели низкочастотных датчиков, например, АНС-260, рассчитаны на работу при температуре до 400 градусов, а высокочастотный вибродатчик АВС-059 – до 600 градусов. Спектр применения датчиков очень широк. Они используются для контроля вибрации в космической технике, для контроля работы турбин, двигателей и различного оборудования, работающего при высоких температурах.

Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

Пьезоэлектрический виброметр

Как ясно из названия, в основу работы данного типа приборов положен пьезоэффект – явление возникновения разности потенциалов на пьезокристалле при его механической деформации. Внутри корпуса виброметра содержится инертное тело, подвешенное на упругих элементах, содержащих пьезоэлектрический материал (Рисунок 3). Если корпус прибора прикреплён к вибрирующей поверхности, упругие элементы зарегистрируют колебания инертного тела, которое не прикреплено непосредственно к корпусу, а потому стремится сохранять своё первоначальное положение. В целом, в данной конфигурации пьезоэлектрический виброметр есть не что иное, как акселерометр, и часто довольно сложно провести границу между этими видами чувствительных устройств.

Рисунок 3. Схема пьезоэлектрического виброметра.

Электрический сигнал с пьезокристалла, как правило, подаётся на аналогово-цифровой преобразователь, и его обработка осуществляется в цифровом виде. В целом, как и в случае с оптическим виброметром, основным назначением приёмного чувствительного блока является преобразование вибрации в электрический сигнал, а характер его дальнейшей обработки определяется параметрами цифровой электронной схемы.

Основным недостатком этого класса приборов является необходимость соприкосновения чувствительной части с измеряемым объектом, что не всегда уместно в условиях производства. Кроме того, пьезоэлектрические приборы имеют, как правило, более узкий диапазон воспринимаемых частот, поскольку имеют механический тракт передачи вибрации, где максимальная частота определяется инертностью компонентов.

К достоинствам пьезоэлектрических виброметров можно отнести их относительно невысокую стоимость, а также относительно простое устройство, что обеспечивает надёжность и устойчивость к внешним воздействиям.

Видео по теме

Выделяют несколько классификаций в зависимости от параметра, положенного в основу:

  • По принципу работы. Генераторные — осуществляют прямое преобразование механической энергии в электрическую. Параметрические — имеют внешние источники питания, позволяют изменять сопротивление, частоту и другие электрические параметры за счет механического воздействия.
  • По способу получения информации. Контактные — непосредственно крепятся к объекту исследования. Бесконтактные — измерения проводятся параметрбез предварительного крепежа, на определенном расстоянии.
  • По механизму преобразователя сигнала выделяют три типа: оптические, пьезоэлектрические, трибоэлектрические, вихретоковые, радиоволновые.

Оптический датчик вибрации работает на основе эффекта Доплера. Он состоит из нескольких элементов:

Датчики измерения виброускорения

  • Источник излучения, чаще всего лазерного
  • Приемник (оптическая схема)
  • Электронная схема, предназначена для обработки информации.

В состоянии покоя длина волны луча лазера при отражении соответствует истинной длине луча. При возникновении вибрационных процессов происходит сдвиг длины волны. Определение значения и направления величин, на которую меняется длина волн лазерного луча, позволяет определить скорость и направление движения. С помощью интерферометрической схемы, которая располагается в приемнике, определяется данная величина. Таким образом, определяются тип вибрационных колебаний. Оптические ДВ делятся на 2 типа:

  • Гомодинный метод. Предоставляет возможность изучения амплитуды и фаз вибрационных колебаний, но для получения достоверных результатов значения амплитуд не должны быть большими.
  • Гетеродинный метод. Применяются при любых значениях амплитуд, но предполагают наличие достаточно сложной аппаратуры и периодической калибровки.

Применяются чаще всего в исследовательских лабораториях, в строительстве. К основным преимуществам можно отнести высокую чувствительность, быстродействие, компактность и пожаробезопасность. Кроме того, диагностика может осуществляться бесконтактным способом. В качестве недостатков можно выделить высокую стоимость, необходимость подключения сложного оборудования. Такие приборы потребляют большое количество энергии, чувствительны к качеству и чистоте поверхности, окружающей среде, атмосферным явлениям. При работе необходимо обязательное соблюдение мер предосторожности и использование дополнительных средств защиты.

Датчики измерения виброускорения

Принцип работы трибоэлектрического устройства заключается в обнаружении каких-либо процессов деформации конструкции. Для этого предусмотрен специальный чувствительный элемент, особенностью которого является эффект трибэлектричества. Применяется чаще всего в оборудовании охранных систем, ограждении территорий.

Вихретоковые датчики вибрации предполагают бесконтактный способ работы. С их помощью можно провести замеры перемещения, а также частоты вращения. Состоят из трех основных элементов:

Датчики измерения виброускорения

  • Бесконтактный вихревой пробник — металлический зонд, с одной стороны которого располагается диэлектрический наконечник, с другой коаксиальный кабель. Конструкция зонда зависит от места монтажа.
  • Драйвер — специальный электронный блок, который получает сигнал от пробника и определяет параметры полученной информации. На выходе получается электрический сигнал. Чаще всего представлен в виде герметичной металлической коробки, имеющей соединитель для коаксиального кабеля, клемы питания, заземления, проводов, выходных сигналов.
  • Кабель, предназначен для подключения бесконтактного вихревого пробника к драйверу. Конструкция может предполагать использование кабеля разной длины. Для обеспечения надежности и прочности все составные части кабеля армируются.

На диэлектрическом наконечнике расположена катушка индуктивности, в которой возникают высокочастотные колебания с помощью драйвера. В результате этого образуется электромагнитное поле, которое необходимо для обеспечения взаимодействия с исследуемым объектом. На поверхности под действием электромагнитного поля возникают вихревые токи, способные изменить параметры самой катушки, ее активное и индуктивное сопротивление. Все изменения преобразуются драйвером в электрические сигналы.

Конструкция может отличаться в зависимости от того в каком варианте выполнен пробник и длины удлинительного кабеля (их может быть несколько). Они высокочувствительны, не имеют нижних пределов по частоте, позволяют получить достаточно точные результаты, которые не требует математической обработки. Предназначен, в основном, для проверки в сфере тяжелой промышленности, диагностики турбинных установок, электромоторов.

Датчики измерения виброускорения

В основу работы пьезоэлектрических устройств положен пьезоэффект. Пьезоэффект — это явление при котором возникает разность потенциалов на пьезокристалле при условии его механической деформации. Располагается пьезокристалл внутри чувствительного элемента.

Работает по следующему принципу:

  • При возникновении вибрационных процессов возникают колебания, которые позволяют выработать электрический сигнал
  • Полученный сигнал с пьезокристалла направляется в преобразователь
  • Преобразователь обрабатывает полученную информацию и представляет ее в удобном для анализа виде.

Таким образом, чувствительный элемент предназначен для преобразования обнаруженных механических волн в электрический сигнал. Раньше их использовали только для определения ускорений, в настоящее время они позволяют измерить весь диапазон вибрационных характеристик с высоким уровнем точности.

Про анемометры:  КПД газового котла отопления: формула расчета брутто и нетто

Такие датчики вибрации, как пьезоэлектрические, достаточно распространены и доступны за счет относительного простого устройства, надежности, устойчивости к механическим воздействиям. К основным недостаткам можно отнести невозможность определения вибрационных колебаний без непосредственного контакта с предметом исследования. Кроме того, механические способ передачи не позволяет уловить весь спектр воспринимаемых частот.

Радиоволновые приборы относятся к типу бесконтактных, предоставляют возможность измерения различных параметров. Используются в любых условиях, на различных расстояниях, не чувствительны к загрязнениям, повреждениям поверхности. В основе работы используется принцип зависимости исследуемых параметров от величины параметров электромагнитных систем, которые можно контролировать, например, амплитуда сигнала, число колебаний, их частота, время прохождения волны от предмета исследования до источника. Выделяют 2 группы:

  • Резонаторные. При работе данных приборов устройство, уровень вибрации которого необходимо измерить, помещается в поле СВЧ резонатора. Такой способ обеспечивает их высокую точность. Но достаточно сложная конструкция, невозможность измерений на больших расстояниях, необходимость создания колебаний, достаточно сложный механизм анализа полученных результатов не позволяют использовать их во всех сферах промышленности.
  • Интерференционные — предполагают зондирование волнами СВЧ и их анализ в результате отражения от объекта. В результате электромагнитного воздействия и интерференции возникает стоячая волна, которая меняет свою амплитуду под воздействием вибраций. Провести такие измерения напрямую довольно сложно, необходимы определенные навыки и калибровка при изменении любого параметра.

Датчики измерения виброускорения

Оптический виброметр

В основу работы оптического виброметра подобно ультразвуковым датчикам перемещения положен эффект Доплера. Прибор обычно содержит лазерный источник излучения, приёмную оптическую схему, а также электронную схему обработки (Рисунок 2). При отражении излучения от неподвижного объекта длина волны принятого луча не отличается от истинной длины волны лазера. Если объект перемещается вдоль оси излучения, происходит сдвиг длины волны отражённого излучения на некоторую величину (эффект Доплера), значение и знак которой несут информацию о скорости и направлении движения объекта, а используемая в составе приёмного оптического модуля интерферометрическая схема позволяет определить эту величину. Таким образом, колебания отражающей поверхности модулируют частотный сдвиг, и электронная обработка этого сигнала модуляции позволяет получить параметры вибрационных колебаний.

Рисунок 2. Схема оптического виброметра.

Несмотря на то, что в состав оптических виброметров входит источник лазерного излучения, такие приборы достаточно безопасны, поскольку за счёт высокой чувствительности приёмной оптической системы для проведения измерений достаточной оказывается весьма незначительная оптическая мощность.

Одним из основных достоинств оптических виброметров является то, что диагностика с их помощью может проводиться бесконтактно, при их использовании в стационарном измерительном комплексе требуется лишь однократная фокусировка на измеряемой поверхности. Кроме того, устройства этого типа обладают высокой точностью и быстродействием, поскольку лишены подвижных элементов. К недостаткам можно отнести довольно высокую цену.

Какой датчик выбрать

Прежде чем приступить к изучению параметров, необходимо учитывать:

  • Какой принцип будет использоваться. Кинематический — измерения осуществляются в тот момент времени, когда исследуемый объект находится в состоянии покоя. Динамический — объект должен находиться в состоянии искусственного движения. Обеспечивают абсолютные показатели.
  • Способ измерения. Контактный или бесконтактный. Контактные датчики имеют достаточно простую конструкцию, просты в использовании, имеют точное положение на исследуемом объекте. Но их можно устанавливать не на все приборы, поэтому сфера применения достаточно узкая. Они подвержены различного рода механическим повреждениям, перепадам температур, другим атмосферным явлениям, которые сказываются на работе, приводят к сбоям и отказам работы. Кабель может мешать вращающимся элементам объекта. При выборе необходимо учитывать массу, для того чтобы сведения были достоверными. На достоверность также негативно может повлиять слабый уровень импульсов, собственный шум и звуковые помехи, необходимость периодической калибровки. Бесконтактные устройства особенно удобны в случае использования на объектах, где прямой физический контакт неудобен или недопустим. Они менее подвержены механическим воздействиям, инерционным процессам, что влияет на качество показателей. Позволяют получить информацию на разных расстояниях, при любых атмосферных и температурных условиях, в состоянии движения или покоя, от химически агрессивных и взрывоопасных объектов, а также находящихся в труднодоступных местах. С их помощью предоставляется возможность исследования объектов любой массы, форм и размера.

Датчик вибрации (виброметр) – прибор, позволяющий определять параметры вибрационных явлений. Наиболее часто виброметры используются для определения:

  • Виброскорости
  • Виброускорения
  • Виброперемещения

Проще говоря, если вибрирующий объект считать простым осциллятором, то виброметр позволяет получить сведения как о базовых параметрах его колебаний (частота и амплитуда), так и, в некоторых случаях, получить спектральную характеристику колебательного процесса.

Рисунок 1. Схема датчика вибрации.

Общая схема датчика вибрации содержит два основных блока (Рисунок 1): вибропреобразователь (1) и электронный блок обработки (2). Функциональное назначение первого блока – преобразование механических вибраций в электрический сигнал. Механизмов преобразования несколько:

  • Пьезоэлектрический
  • Оптический
  • Вихретоковый
  • Индукционный

Механизм преобразования в значительной мере определяет как характеристики прибора, так и его стоимость.

Второй блок – электронный блок обработки – служит для «расшифровки» полученного сигнала. Как правило, на входе таких блоков стоит аналогово-цифровой преобразователь, и основная часть операций над сигналом производится уже в цифровом виде, что расширяет функциональные возможности процесса пост-обработки, улучшает помехоустойчивость и позволяет осуществлять вывод информации по внешнему интерфейсу.

При использовании на производстве стационарные виброметры могут входить в состав регулирующих систем в качестве датчиков обратной связи, для этих целей некоторые модели виброметров имеют аналоговый выходной сигнал (как правило, напряжение).

Для получения комплексной характеристики вибрационного процесса в состав измерительной системы может быть добавлен спектроанализатор. Если спектроанализатор многоканальный – он может служить основой распределённой системы вибрационной диагностики, содержащей более одного вибродатчика.

В настоящее время большинство виброметров относится к одному из двух типов:

  • Оптический виброметр
  • Пьезоэлектрический виброметр

Рассмотрим более подробно каждый тип датчиков.

Состав поверочной установки

В состав вибрационной поверочной установки обычно включаются:

  • эталонный вибропреобразователь или (набор эталонных вибропреобразователей);
  • вибростенд с усилителем мощности (или набор вибростендов);
  • контроллер с высокоточными ЦАП и АЦП;
  • ПК со специализированным программным обеспечением.

Наличие набора вибропреобразователей и вибростендов позволяет получить больший рабочий диапазон частот и амплитуд, нежели чем при наличии одного стенда и вибропреобразователя.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий