El acelerómetro piezoeléctrico CA202 es un dispositivo de monitoreo de vibraciones de alto rendimiento de la línea de productos VM, que utiliza tecnología de detección piezoeléctrica avanzada diseñada específicamente para el monitoreo y medición de vibraciones industriales. El equipo ofrece una excepcional adaptabilidad ambiental y precisión de medición, capaz de funcionar de manera estable en condiciones de temperatura extrema (-55 a 260 °C) y ambientes potencialmente explosivos.
El CA202 presenta una estructura de elemento de medición policristalino simétrico en modo de corte con aislamiento interno de la caja, equipado con cable integral y manguera de protección de acero inoxidable, formando un conjunto completamente sellado a prueba de fugas. Este acelerómetro está disponible en versiones estándar y versiones certificadas a prueba de explosiones para cumplir con los requisitos de aplicación de diferentes entornos industriales, particularmente adecuado para el monitoreo de vibraciones de equipos industriales pesados.
El dispositivo presenta alta sensibilidad (100 pC/g) y un amplio rango de respuesta de frecuencia (0,5 a 6000 Hz), lo que permite una captura precisa de señales de vibración de frecuencias bajas a altas. Su robusta carcasa de acero inoxidable y su diseño sellado brindan resistencia a diversos factores ambientales hostiles, incluidos la humedad, el vapor de agua, la contaminación por aceite y la niebla salina.
Principio de funcionamiento
El acelerómetro piezoeléctrico CA202 funciona según el principio del efecto piezoeléctrico, que implica procesos de conversión física precisos y tecnologías de procesamiento de señales. El mecanismo de trabajo se puede detallar a través de los siguientes aspectos centrales:
1. Efecto piezoeléctrico y mecanismo de conversión electromecánica
El núcleo del dispositivo emplea un elemento sensor piezoeléctrico policristalino en modo de corte. Cuando el acelerómetro experimenta vibración, la masa aplica una fuerza cortante al cristal piezoeléctrico. Según el principio del efecto piezoeléctrico, los materiales piezoeléctricos se polarizan bajo tensión mecánica, y el desplazamiento de la estructura reticular interna provoca una distribución desigual de la carga, generando así señales de carga proporcionales a la fuerza aplicada sobre la superficie del cristal. Este proceso de conversión electromecánica ofrece una linealidad y estabilidad extremadamente altas, convirtiendo directamente la energía de vibración mecánica en una salida de señal eléctrica.
El diseño en modo de corte proporciona ventajas significativas sobre los diseños en modo de compresión: muestra una menor sensibilidad a la tensión de la base y los cambios de temperatura, lo que ofrece un rendimiento de salida más estable. La selección de materiales piezoeléctricos policristalinos garantiza una sensibilidad constante y características lineales en un amplio rango de temperaturas.
2. Estructura simétrica y diseño de salida diferencial
El CA202 adopta una estructura de sensor simétrica única que contiene dos elementos piezoeléctricos dispuestos simétricamente. Este diseño produce señales de salida diferenciales que suprimen eficazmente la interferencia de modo común y mejoran la calidad de la señal. Cuando se someten a aceleración axial, los dos elementos piezoeléctricos generan señales de carga de igual magnitud pero de polaridad opuesta. A través de la amplificación diferencial, se mejoran las señales útiles mientras que se suprimen eficazmente las interferencias electromagnéticas comunes y el ruido de deriva de temperatura.
El diseño de aislamiento interno de la carcasa garantiza un aislamiento completo entre los pines de señal y la carcasa, evitando la formación de bucles de tierra y mejorando aún más la capacidad antiinterferencias. Este diseño es particularmente adecuado para su uso en entornos electromagnéticos industriales complejos, asegurando la pureza y precisión de las señales de medición.
3. Características de generación y transmisión de señales
El dispositivo produce señales de salida de carga con una sensibilidad de 100 pC/g ±5%. Las señales de carga tienen la importante característica de no verse afectadas por la capacitancia del cable, lo que las hace adecuadas para transmisiones a larga distancia. La capacitancia del sensor interno es de 5000 pF (entre pines) y 10 pF (entre pin y caja), mientras que la capacitancia del cable es de 105 pF/m (entre pines) y 210 pF/m (entre pin y caja).
Esta salida de carga de alta impedancia requiere amplificadores de carga (como los acondicionadores de señal de la serie IPC70x) para convertir las señales de carga en señales de voltaje de baja impedancia para su posterior procesamiento. El método de salida de carga evita el ruido del cable y los problemas de adaptación de impedancia que enfrentan los sensores de salida de voltaje.
4. Estructura sellada y mecanismo de protección ambiental
El sensor cuenta con una carcasa de acero inoxidable austenítico (1.4441) soldada herméticamente con una manguera de protección de acero inoxidable resistente al calor (1.4541) para formar un conjunto completamente sellado a prueba de fugas. Este diseño sellado proporciona resistencia al 100% de humedad relativa, agua, vapor, aceite, atmósferas de sal marina y otros contaminantes potenciales como polvo, hongos y arena.
La manguera de protección no solo proporciona protección mecánica sino que también mantiene la flexibilidad del cable, con un radio de curvatura mínimo que permite la instalación en espacios reducidos. El diseño de cable integral elimina los problemas de confiabilidad que pueden surgir de los conectores, lo que garantiza una transmisión de señal estable a largo plazo.
5. Compensación de temperatura y control de estabilidad
El dispositivo exhibe una excelente estabilidad de temperatura, con un error de sensibilidad a la temperatura de 0,25%/°C en el rango de -55 a +23°C y 0,1%/°C en el rango de +23 a 260°C. Esta característica de compensación de temperatura se logra mediante materiales piezoeléctricos seleccionados y diseño estructural, lo que garantiza un rendimiento constante en un amplio rango de temperaturas.
El sensor emplea un diseño térmicamente simétrico para reducir los errores de medición causados por los gradientes térmicos. La sensibilidad a la deformación de la base es extremadamente baja, de solo 0,15 × 10^{-3} g/μϵ, lo que significa que la deformación térmica de la superficie de montaje apenas afecta la precisión de la medición.
6. Respuesta de frecuencia y características dinámicas
La respuesta de frecuencia del dispositivo oscila entre 0,5 y 6000 Hz (±5%), con una frecuencia de resonancia superior a 22 kHz. La respuesta de baja frecuencia está determinada por el acondicionador de señal correspondiente, mientras que las características de alta frecuencia están determinadas por la estructura mecánica del sensor. El diseño en modo de corte proporciona una frecuencia de resonancia más alta, lo que garantiza una respuesta plana en un amplio rango de frecuencia.
El rango de medición dinámica se extiende desde 0,01 g de pico hasta 400 g de pico, con capacidad de sobrecarga de hasta 500 g de pico. Este amplio rango dinámico permite una medición precisa de diversos movimientos mecánicos, desde vibraciones hasta impactos severos.
7. Mecanismo de seguridad a prueba de explosiones
Las versiones a prueba de explosiones emplean tipos de protección de seguridad intrínseca (Ex ia) y antichispas (Ex nA), cumpliendo con varios estándares internacionales a prueba de explosiones. El diseño de seguridad intrínseca garantiza que no se generen chispas o superficies calientes capaces de encender atmósferas explosivas en condiciones de falla al limitar la energía del circuito.
Los circuitos de protección incluyen mecanismos de limitación de corriente y descarga de energía, lo que garantiza el cumplimiento de los requisitos a prueba de explosiones en todas las condiciones de funcionamiento. Este diseño permite una aplicación segura en áreas peligrosas de Zona 0/1/2.
Características
El acelerómetro piezoeléctrico CA202 ofrece múltiples funciones avanzadas para cumplir con los estrictos requisitos de monitoreo de vibraciones industriales:
1. Rendimiento de medición de alta precisión
El dispositivo proporciona una alta sensibilidad de 100 pC/g, lo que permite la detección de señales de vibración diminutas. Excelente linealidad: ±1% en el rango de 0,01 a 20 g y ±2% en el rango de 20 a 400 g. La sensibilidad transversal inferior al 3% garantiza la precisión de las vibraciones en la dirección de medición primaria.
2. Adaptabilidad ambiental extrema
Rango de temperatura de funcionamiento extremadamente amplio: -55 a +260°C para el sensor, -55 a +200°C para el cable integral. Las temperaturas de supervivencia a corto plazo son aún mayores: de -70 a +280 °C para el sensor y de -62 a +250 °C para el cable. Este rango de temperatura cubre la gran mayoría de escenarios de aplicaciones industriales.
3. Construcción mecánica robusta
La carcasa de acero inoxidable austenítico proporciona una excelente resistencia mecánica y a la corrosión. La estructura herméticamente soldada garantiza un rendimiento completo a prueba de fugas y resiste la erosión causada por diversos factores ambientales hostiles. El dispositivo puede soportar una aceleración de impacto de hasta 1000 g de pico (media sinusoidal, 1 ms de duración).
4. Opciones de instalación flexibles
Cuatro opciones de longitud de cable: 3 metros, 6 metros, 11 metros y 20 metros, que cumplen con diferentes requisitos de distancia de instalación. Orificios de montaje estándar M6 con arandelas de resorte M4, par de montaje de 15 N·m. No se requiere superficie de montaje de aislamiento eléctrico adicional.
5. Soporte integral de certificación
Múltiples certificaciones internacionales: marcado CE, marcado EAC, ATEX, IECEx, cCSAus, etc. Cumple con las normas de compatibilidad electromagnética EN 61000-6-2/4 y con las normas de seguridad eléctrica EN 61010-1. Cumple con los requisitos medioambientales RoHS.
6. Fácil integración y mantenimiento
La salida diferencial y el diseño de aislamiento interno simplifican la integración del sistema. La estructura de cable integral mejora la confiabilidad y reduce las necesidades de mantenimiento. Kit adaptador de montaje MA133 disponible, que incluye una base de aislamiento térmico Micaver (mica-vidrio) para requisitos de instalación especiales.
Resumen de especificaciones técnicas
| del artículo |
Especificación |
| Sensibilidad |
100 pC/g ±5% |
| Respuesta de frecuencia |
0,5 a 6.000 Hz (±5%) |
| Rango dinámico |
0,01 a 400 g pico |
| Capacidad de sobrecarga |
pico de 500 gramos |
| Temperatura de funcionamiento |
-55 a +260°C (sensor) |
| Frecuencia resonante |
>22kHz |
| Linealidad |
±1 % (0,01-20 g), ±2 % (20-400 g) |
| Clasificación de protección |
Sellado herméticamente |
| Peso |
Aprox. 250 gramos (sensor) |
Áreas de aplicación
El acelerómetro piezoeléctrico CA202 se utiliza ampliamente en los siguientes campos:
Monitoreo de maquinaria industrial: monitoreo de vibraciones de maquinaria rotativa de gran tamaño, como turbinas, compresores y bombas.
Industria energética: monitoreo de condición y diagnóstico de fallas de equipos de centrales eléctricas.
Industria petroquímica: monitoreo de vibraciones de equipos en ambientes potencialmente explosivos
Aeroespacial: Pruebas de vibración de motores y equipos auxiliares.
Industria Pesada: Mantenimiento predictivo de equipos metalúrgicos y mineros
