principiul de măsurare
Primul pas pentru alegerea accelerometrului dreapta - definirea parametrului de măsurare cel mai potrivit. trei tehnologii de construcție a accelerometrului utilizat astăzi:
- accelerometre piezoelectrice - cea mai frecventă astăzi un fel de accelerometre, care sunt utilizate pe scară largă pentru a aborda de testare și măsurare. Aceste accelerometre au o gamă foarte largă de frecvență (de la câțiva Hz la 30 kHz) și intervalul de sensibilitate și sunt disponibile în diferite dimensiuni și forme. Ieșirea accelerometre piezoelectrice pot fi încărcați (CI) sau tensiune. Senzorii pot fi folosite pentru măsurarea atât a impactului și a vibrațiilor.
- accelerometre piezorezistiva au, în general, gama de sensibilitate scăzută, astfel încât acestea sunt mai potrivite pentru detectarea accident vascular cerebral decât determinarea vibrațiilor. Un alt domeniu de aplicare - teste de siguranță într-o coliziune. Cele mai multe dintre accelerometre piezorezistiva includ o gamă largă de frecvențe (de la câteva sute de Hz până la 130 kHz sau mai mult), caracteristica de frecvență poate fi de până la 0 Hz (așa numitul senzori de curent continuu) sau rămân neschimbate, ceea ce permite măsurarea semnalelor de lungă durată.
- accelerometre pe condensatoare variabile sunt componentele cele mai noi tehnologii. Ca accelerometre piezorezistiva, ei au răspuns DC. Astfel de accelerometre au o sensibilitate ridicată, lățime de bandă mică (15-3000 Hz) și o stabilitate excelentă a temperaturii. Sensibilitatea eroare la temperatura de până la full 180 ° C nu depășește 1,5%. Accelerometre de pe condensatori variabile sunt utilizate pentru măsurarea vibrațiilor de joasă frecvență, mișcare și accelerație fixă.
parametrii măsurați
Schematic, parametrii măsurați de accelerometre pot fi grupate în următoarele clase:
- măsurarea vibrațiilor: obiect vibrează când se produce o mișcare relativă oscilatorie în poziția de echilibru. Vibrații măsurat în transport și aerospațială industriile, precum și producția industrială.
- măsurarea șoc accelerații structurii de excitație bruscă, care creează rezonanță. impuls de impact poate fi generat de explozie, lovitură de ciocan pe un subiect sau într-o coliziune cu un alt obiect.
- măsurare mișcări: mișcare lentă la o viteză de la o fracțiune de secundă la câteva minute, de exemplu, se deplasează brațul robotului sau suspensia vehiculului.
- seysmoissledovaniya: măsurarea deplasărilor mici și a vibrațiilor de joasă frecvență. Astfel de măsurători necesită accelerometre specializate maloschumyaschih de înaltă rezoluție. Accelerometre seysmoissledovany controlează podurile de circulație, pardoseli, precum și determinarea cutremur.
concepte generale
Înainte de a discuta tehnologia și caracteristicile aplicației, aveți nevoie pentru a face câteva observații generale.
Caracteristica Frequency - dependența acestui semnal de ieșire electric accelerometrului de influență mecanică externă în domeniul de frecvență cu o amplitudine fixă. Acesta este unul dintre principalii parametri care afectează alegerea unei anumite componente. Intervalul de frecvență este determinată de obicei printr-o serie de experimente și indicate în caietul de sarcini. Acest parametru este de obicei specificat cu o precizie de ± 5% din frecvența de referință (de obicei 100 Hz).
Multe componente sunt specificate în dB ± 1 sau ± 3 dB. Aceste valori indică precizia accelerometrului în intervalul de frecvență specificat. Multe foaie de date conține tipic graficele de răspuns de frecvență care ilustrează componenta de fluctuație a preciziei în diferite domenii de frecvență.
Un alt parametru important al accelerometrului - numărul de axe de măsurare. Astăzi componentele sunt disponibile cu unul sau trei axe de măsurare. O altă posibilitate de construire a unui sistem complex - o organizație a trei accelerometre într-o singură unitate de măsură.
Cea mai bună alegere pentru măsurarea vibrațiilor - accelerometre piezoelectrice se datorează răspuns în frecvență largă, sensibilitatea lor înaltă și de înaltă rezoluție. În funcție de tipul de semnal de ieșire poate fi de ieșire la ieșirea de încărcare și de tensiune (IEPE).
Recent, utilizate pe scară largă ieșire accelerometre volți, deoarece acestea sunt ușor de utilizat. În ciuda varietății de mărci și modificări, toți producătorii de componente ale acestui grup împărtășesc aceeași pseudo-standard, prin urmare, ușor de înlocuit cu unul de altul. De obicei astfel de accelerometre au în structura lor a amplificatorului de încărcare, prin urmare, nu necesită componente externe suplimentare. Tot ceea ce este necesar pentru a conecta accelerometru - o sursă de alimentare în curent continuu. Astfel, pentru măsurarea vibrațiilor într-un anumit interval, iar temperatura din interiorul normei -55 ... 125 ° C (până la 175 ° C pentru modelele cu temperatură înaltă), se recomandă să se utilizeze un accelerometru piezoelectric cu un semnal de ieșire de tensiune.
Avantaje accelerometre cu ieșire de încărcare manifestă capacitatea de a lucra la temperaturi ridicate și în gama largă de amplitudine, care este determinată de configurația amplificator de încărcare (au o gamă de amplitudine fixă, rețineți că accelerometre de tensiune). Un domeniu tipic de temperatură de funcționare este -55 ... 288 ° C, precum și componente specializate pot funcționa în intervalul -269 ... 760 ° C
Cu toate acestea, spre deosebire de accelerometre IEPE, senzori capacitivi necesită utilizarea de cablu special zgomot redus, care depășește cu mult ratele de preț pentru cabluri coaxiale standard. Pentru a conecta senzorii necesită, de asemenea, amplificatoare de sarcină și convertoare liniare. Rezumând, se poate concluziona că accelerometrele capacitiv sunt preferate pentru măsurarea temperaturii ridicate a accelerațiilor în prealabil necunoscute.
În aplicațiile în care este necesar pentru a măsura frecvența vibrațiilor este foarte scăzută, se recomandă să se utilizeze accelerometre în condensator variabil (VC). Răspunsul lor de frecvență de la 0 Hz la 1 kHz, în funcție de sensibilitatea cerută. La efectuarea de joasă frecvență măsurători ale vibrațiilor VC accelerometru cu 0-15 Hz frecvență caracteristică va avea o sensibilitate de 1 V / g. Astfel de senzori sunt indispensabile în vibratoare electrohidraulice, mașini de testare și de testare a structurilor de automobile,, sisteme de suspensie, transport feroviar.
accelerare de impact
Două tehnici sunt utilizate pentru măsurarea accelerațiilor de șoc, gama reprezentat de componente pe diferite niveluri de rezistență la impact și cu caracteristici diferite de ieșire. accelerometru Selecția pentru accelerații de șoc depinde în principal de nivelurile așteptate ale accelerației de șoc.
Pentru a măsura accelerațiile mici accelerometrele cu tambur poate fi utilizat pentru uz general. Accelerometrul trebuie să aibă o gamă liniară de până la 500 g și 500 g senzori de soc cu semnalul de ieșire de tensiune sunt utilizate în mod obișnuit în acest scop, deoarece acestea nu sunt sensibile la vibrații de cablu. Pentru atenuarea amplificatorului de rezonanță se recomandă utilizarea unui filtru trece-jos.
Pentru a testa testarea siguranței mașinilor utilizate accelerometre piezorezistiv. Pentru măsurarea impactului în domeniul mult accelerometre specializate sunt utilizate cu filtru integrat și un mod de forfecare. Filtru electronic reduce frecvența de rezonanță naturală a accelerometrului pentru a evita echipamente de suprasarcină.
Accelerometre de măsurare câmp apropiat au o gama de lucru de până la 20.000 g Aici alegerea depinde de specificul testului efectuat, astfel încât sunt folosite ca piezoelectrice, piezorezistiv și senzori. De obicei, aceste dispozitive au un filtru mecanic încorporat.
De asemenea, ca în măsurarea vibrațiilor, caracteristica de frecvență este cel mai important parametru de senzori de accelerație șoc. Este de dorit ca astfel de senzori au o gamă largă de frecvențe (aproximativ 10 kHz).
Măsurarea mișcării, accelerație și asprimea fixe
În acest scop, alegerea cea mai potrivită ar fi accelerometre capacitate variabilă. Acestea permit măsurarea schimbărilor lente în accelerare și vibrație de joasă frecvență, nivelul semnalului de ieșire este suficient de mare. De asemenea, astfel de senzori furnizează o stabilitate ridicată într-un interval larg de temperaturi.
Instalarea VC accelerometru într-o poziție în care axa sa de sensibilitate paralelă cu axa gravitației Pământului, ieșirea senzorului va fi egală cu forța de 1 g Acest model este cunoscut sub numele de răspuns DC. Datorită acestor caracteristici, accelerometre la condensatoare variabile sunt adesea folosite pentru măsurarea forței centrifuge sau accelerare și decelerare a dispozitivului de ridicare.
condițiile de funcționare
După selectarea tehnologiei corespunzătoare și accelerometrul care corespunde cerințelor de aplicare țintă trebuie să ia în considerare o serie de acești factori. În primul rând, este condițiile de mediu în cazul în care senzorul va fi utilizat. Acestea includ temperatura de funcționare, accelerația maximă și umiditate.
În cazul accelerometre taxa caracteristici dinamice de tip nu conțin intervalul de funcționare, deoarece aceasta depinde în mare măsură de amplificator de încărcare. Este mai bine să se facă referire la liniaritatea caracteristicii de amplitudine, care este listat sub parametrii dinamici. Ca și în cazul anterior, domeniul maxim de măsurare specificate în anumite condiții, se sugerează limitarea capacității de încărcare a accelerometrului.
O capabilități ale senzorilor într-un mediu umed indică mai multe indicii pentru performanța de etanșare de locuințe. Trebuie remarcat faptul că variația continuă a condițiilor de temperatură poate afecta carcasa senzorului de izolație epoxidic.
Ca accelerometre tehnologie modernă care utilizează materiale non-magnetice, sensibilitatea magnetică este rareori indicată în caietul de sarcini pe componente. În cazul în care senzorul este proiectat pentru instalarea pe o suprafață flexibilă, un cot de parametrii de bază sunt situate pe scaunul șoferului. Fold rezultate de suprafață în îndoire baza accelerometrului, ceea ce poate duce la funcționarea eronată a senzorului, ca rezultat al vibrațiilor. Prin urmare, ar trebui să evite utilizarea accelerometre de compresie pe un substrat flexibil.
greutate accelerometru
La contactarea măsurilor pentru accelerometre accelerarea obiectului și schimbării. Acest efect poate fi evitat, dacă nu uitați de greutatea senzorului în sine. Ca regulă generală, se poate accepta faptul că greutatea accelerometrul trebuie să depășească greutatea obiectului nu este mai mare de 10%.
Sensibilitate și Rezoluția
Atunci când senzorii necesare cu un semnal de ieșire mică sau o gamă dinamică largă, ar trebui să se refere la parametrii de rezoluție și sensibilitate.
Accelerometrul transformă energia mecanică într-un semnal electric de ieșire. Un astfel de semnal poate fi exprimată în mV / g sau pC / g (pentru un senzor cu o putere de încărcare). De obicei, linia accelerometre cuprinde mai multe modele cu sensibilitate diferită, a căror valoare optimă depinde de nivelul semnalului măsurat. De exemplu, senzorii sunt necesare cu sensibilitate redusă pentru măsurarea vibrațiilor șocuri puternice.
Pentru aplicațiile care necesită măsurarea accelerațiilor mici, cea mai bună soluție este de a folosi un accelerometru cu sensibilitate ridicată, în care semnalul de ieșire este peste nivelul de zgomot al amplificatorului. De exemplu, dacă nivelul de 0.1g vibrațiilor așteptat, iar sensibilitatea senzorului este 10mV / g, tensiunea de ieșire este de 1 mV, și va necesita un accelerometru cu o sensibilitate mai mare.
Rezoluția este legată de semnalul minim accelerometru semnificativ. Acest parametru se bazează pe nivelul de zgomot al propriului său accelerometru (și selectarea accelerometru IEPE și un circuit electronic intern) și este exprimat în g rms.
Du-te la directorul „senzori de accelerație“