CA202 144-202-000-106 Piezoelektrisk accelerometer

CA202 piezoelektriske accelerometer er en højtydende vibrationsovervågningsenhed fra VM produktlinje, der bruger avanceret piezoelektrisk sensorteknologi, der er specielt designet til industriel vibrationsovervågning og -måling. Udstyret tilbyder enestående miljøtilpasningsevne og målenøjagtighed, i stand til stabil drift under ekstreme temperaturforhold (-55 til 260°C) og potentielt eksplosive miljøer.

CA202 har en symmetrisk polykrystallinsk måleelementstruktur i forskydningstilstand med indvendig isolering af kabinettet, udstyret med integreret kabel og beskyttelsesslange i rustfrit stål, der danner en fuldstændig forseglet lækagesikker samling. Dette accelerometer fås i standardversioner og eksplosionssikre certificerede versioner for at opfylde anvendelseskravene i forskellige industrielle miljøer, især velegnet til vibrationsovervågning af tungt industrielt udstyr.

Enheden har høj følsomhed (100 pC/g) og bredt frekvensresponsområde (0,5 til 6.000 Hz), hvilket muliggør præcis indfangning af vibrationssignaler fra lave til høje frekvenser. Dets robuste hus i rustfrit stål og forseglet design giver modstand mod forskellige barske miljøfaktorer, herunder fugt, vanddamp, olieforurening og saltspray.

Arbejdsprincip

CA202 piezoelektriske accelerometer fungerer baseret på det piezoelektriske effektprincip, der involverer præcise fysiske konverteringsprocesser og signalbehandlingsteknologier. Arbejdsmekanismen kan detaljeres gennem følgende kerneaspekter:

1. Piezoelektrisk effekt og elektromekanisk konverteringsmekanisme

Enhedens kerne anvender et polykrystallinsk piezoelektrisk følerelement i forskydningstilstand. Når accelerometeret oplever vibrationer, påfører massen forskydningskraft på den piezoelektriske krystal. Ifølge det piezoelektriske effektprincip undergår piezoelektriske materialer polarisering under mekanisk belastning, med intern gitterstrukturforskydning, der forårsager ujævn ladningsfordeling, hvorved der genereres ladningssignaler, der er proportionale med den påførte kraft på krystaloverfladen. Denne elektromekaniske konverteringsproces tilbyder ekstrem høj linearitet og stabilitet, der direkte konverterer mekanisk vibrationsenergi til elektrisk signaludgang.

Forskydningstilstandsdesignet giver betydelige fordele i forhold til kompressionstilstandsdesign: det udviser lavere følsomhed over for grundbelastning og temperaturændringer, hvilket giver mere stabil outputydelse. Udvalget af polykrystallinske piezoelektriske materialer sikrer ensartet følsomhed og lineære karakteristika over et bredt temperaturområde.

2. Symmetrisk struktur og Differential Output Design

CA202 anvender en unik symmetrisk sensorstruktur, der indeholder to symmetrisk arrangerede piezoelektriske elementer. Dette design producerer differentielle udgangssignaler, der effektivt undertrykker common-mode interferens og forbedrer signalkvaliteten. Når de udsættes for aksial acceleration, genererer de to piezoelektriske elementer ladningssignaler af samme størrelse, men modsat polaritet. Gennem differentiel forstærkning forbedres nyttige signaler, mens almindelig elektromagnetisk interferens og temperaturdriftstøj effektivt undertrykkes.

Det indvendige isoleringsdesign sikrer fuldstændig isolering mellem signalstifter og huset, hvilket forhindrer dannelse af jordsløjfe og forbedrer anti-interferensevnen yderligere. Dette design er særligt velegnet til brug i komplekse industrielle elektromagnetiske miljøer, hvilket sikrer renhed og nøjagtighed af målesignaler.

3. Signalgenerering og transmissionskarakteristika

Enheden producerer ladningsudgangssignaler med en følsomhed på 100 pC/g ±5 %. Opladningssignaler har den vigtige egenskab at være upåvirket af kabelkapacitans, hvilket gør dem velegnede til langdistancetransmission. Den interne sensorkapacitans er 5000 pF (mellem ben) og 10 pF (mellem ben og kabinet), mens kabelkapacitans er 105 pF/m (mellem ben) og 210 pF/m (mellem ben og kabinet).

Denne højimpedansladningsudgang kræver ladeforstærkere (såsom IPC70x-seriens signalkonditioneringsanlæg) til at konvertere ladesignaler til lavimpedansspændingssignaler til efterfølgende behandling. Opladningsoutputmetoden undgår kabelstøj og impedanstilpasningsproblemer, som spændingsudgangssensorer står over for.

4. Forseglet struktur og miljøbeskyttelsesmekanisme

Sensoren har et hus i austenitisk rustfrit stål (1.4441), som er hermetisk svejset med en varmebestandig rustfri stål (1.4541) beskyttelsesslange for at danne en fuldstændig forseglet lækagesikker samling. Dette forseglede design giver modstand mod 100 % relativ fugtighed, vand, damp, olie, havsalt atmosfærer og andre potentielle forurenende stoffer såsom støv, svamp og sand.

Beskyttelsesslangen giver ikke kun mekanisk beskyttelse, men bibeholder også kabelfleksibilitet med minimal bøjningsradius, hvilket muliggør installation i trange rum. Det integrerede kabeldesign eliminerer pålidelighedsproblemer, der kan opstå fra stik, hvilket sikrer langsigtet stabil signaltransmission.

5. Temperaturkompensation og stabilitetskontrol

Enheden udviser fremragende temperaturstabilitet med temperaturfølsomhedsfejl på 0,25%/°C i området -55 til +23°C og 0,1%/°C i området +23 til 260°C. Denne temperaturkompensationskarakteristik opnås gennem udvalgte piezoelektriske materialer og strukturelt design, hvilket sikrer ensartet ydeevne over et bredt temperaturområde.

Sensoren anvender termisk symmetrisk design for at reducere målefejl forårsaget af termiske gradienter. Basisbelastningsfølsomheden er ekstremt lav ved kun 0,15 × 10^{-3} g/μϵ, hvilket betyder, at termisk deformation af monteringsoverfladen næppe påvirker målenøjagtigheden.

6. Frekvensrespons og dynamiske egenskaber

Enhedens frekvensrespons varierer fra 0,5 til 6.000 Hz (±5 %) med resonansfrekvens over 22 kHz. Lavfrekvensresponsen bestemmes af den matchende signalbehandler, mens højfrekvente karakteristika bestemmes af sensorens mekaniske struktur. Shear-mode-designet giver højere resonansfrekvens, hvilket sikrer flad respons over et bredt frekvensområde.

Det dynamiske måleområde strækker sig fra 0,01 g peak til 400 g peak, med overbelastningsevne op til 500 g peak. Dette brede dynamiske område muliggør præcis måling af forskellige mekaniske bevægelser fra 微小 vibrationer til alvorlige stød.

7. Eksplosionssikker sikkerhedsmekanisme

Eksplosionssikre versioner anvender egensikkerhed (Ex ia) og ikke-gnistfri (Ex nA) beskyttelsestyper, der opfylder forskellige internationale eksplosionssikre standarder. Det indre sikkerhedsdesign sikrer, at der ikke genereres gnister eller varme overflader, der kan antænde eksplosive atmosfærer, under fejlforhold ved at begrænse kredsløbsenergien.

Beskyttelseskredsløb omfatter strømbegrænsende og energiudladningsmekanismer, der sikrer overholdelse af eksplosionssikre krav under alle driftsforhold. Dette design muliggør sikker anvendelse i zone 0/1/2 farlige områder.

Funktioner

CA202 piezoelektriske accelerometer tilbyder flere avancerede funktioner til at opfylde strenge industrielle vibrationsovervågningskrav:

1. Højpræcisionsmåleydelse

Enheden giver en høj følsomhed på 100 pC/g, hvilket muliggør detektering af små vibrationssignaler. Fremragende linearitet: ±1% i området 0,01 til 20 g og ±2% i området 20 til 400 g. Tværfølsomhed mindre end 3 % sikrer nøjagtighed af primære måleretningsvibrationer.

2. Ekstrem miljøtilpasningsevne

Ekstremt bredt driftstemperaturområde: -55 til +260°C for sensoren, -55 til +200°C for det integrerede kabel. Overlevelsestemperaturer på kort sigt er endnu højere: op til -70 til +280°C for sensoren og -62 til +250°C for kablet. Dette temperaturområde dækker langt de fleste industrielle anvendelsesscenarier.

3. Robust mekanisk konstruktion

Austenitisk rustfrit stålhus giver fremragende mekanisk styrke og korrosionsbestandighed. Hermetisk svejset struktur sikrer fuldstændig lækagesikker ydeevne og modstår erosion fra forskellige barske miljøfaktorer. Enheden kan modstå stødacceleration op til 1000 g peak (halvsinus, 1 ms varighed).

4. Fleksible installationsmuligheder

Fire kabellængder: 3 meter, 6 meter, 11 meter og 20 meter, der opfylder forskellige installationsafstandskrav. Standard M6 monteringshuller med M4 fjederlåseskiver, monteringsmoment på 15 N·m. Der kræves ingen yderligere elektrisk isoleringsmonteringsflade.

5. Omfattende certificeringssupport

Flere internationale certificeringer: CE-mærkning, EAC-mærkning, ATEX, IECEx, cCSAus osv. Overholder EN 61000-6-2/4 standarder for elektromagnetisk kompatibilitet og EN 61010-1 elektriske sikkerhedsstandarder. Opfylder RoHS miljøkrav.

6. Nem integration og vedligeholdelse

Differential output og intern isoleringsdesign forenkler systemintegration. Integreret kabelstruktur øger pålideligheden og reducerer vedligeholdelsesbehovet. MA133 monteringsadaptersæt tilgængelig, inklusive Micaver (glimmer-glas) termisk isoleringsbase til specielle installationskrav.

Oversigt over tekniske specifikationer

Anvendelsesområder

CA202 piezoelektriske accelerometer er meget udbredt inden for følgende områder:

• Industriel maskineovervågning: Vibrationsovervågning af store roterende maskiner såsom turbiner, kompressorer og pumper

• Energiindustrien: Tilstandsovervågning og fejldiagnose af kraftværksudstyr

• Petrokemisk industri: Vibrationsovervågning af udstyr i potentielt eksplosive miljøer

• Luftfart: Vibrationstest af motorer og hjælpeudstyr

• Heavy Industry: Forudsigende vedligeholdelse af metallurgisk og minedriftsudstyr