شتاب سنج پیزوالکتریک CA202 یک دستگاه نظارت بر ارتعاش با کارایی بالا از خط تولید VM است که از فناوری سنجش پیزوالکتریک پیشرفته به طور خاص برای نظارت و اندازه گیری ارتعاشات صنعتی طراحی شده است. این تجهیزات سازگاری محیطی و دقت اندازه گیری فوق العاده ای را ارائه می دهد که قادر به عملکرد پایدار در شرایط دمایی شدید (55- تا 260 درجه سانتیگراد) و محیط های بالقوه انفجاری است.
CA202 دارای یک ساختار المان اندازهگیری متقارن حالت برشی با عایق داخلی، مجهز به کابل یکپارچه و شلنگ محافظ فولاد ضد زنگ است که یک مجموعه ضد نشتی کاملا مهر و موم شده را تشکیل میدهد. این شتابسنج در نسخههای استاندارد و نسخههای تایید شده ضد انفجار موجود است تا نیازهای کاربردی محیطهای مختلف صنعتی را برآورده کند، بهویژه برای نظارت بر لرزش تجهیزات صنعتی سنگین مناسب است.
این دستگاه دارای حساسیت بالا (100 pC/g) و محدوده پاسخ فرکانسی گسترده (0.5 تا 6000 هرتز) است که امکان ضبط دقیق سیگنالهای ارتعاشی از فرکانسهای پایین تا بالا را فراهم میکند. محفظه فولادی مقاوم و طراحی مهر و موم شده آن در برابر عوامل مختلف محیطی سخت از جمله رطوبت، بخار آب، آلودگی روغن و اسپری نمک مقاومت می کند.
اصل کار
شتابسنج پیزوالکتریک CA202 بر اساس اصل اثر پیزوالکتریک کار میکند که شامل فرآیندهای تبدیل فیزیکی دقیق و فناوریهای پردازش سیگنال است. مکانیسم کار را می توان از طریق جنبه های اصلی زیر شرح داد:
1. اثر پیزوالکتریک و مکانیزم تبدیل الکترومکانیکی
هسته دستگاه از یک عنصر حسگر پیزوالکتریک پلی کریستالی حالت برشی استفاده می کند. هنگامی که شتاب سنج ارتعاش را تجربه می کند، جرم نیروی برشی به کریستال پیزوالکتریک وارد می کند. با توجه به اصل اثر پیزوالکتریک، مواد پیزوالکتریک تحت فشار مکانیکی پلاریزه می شوند، با جابجایی ساختار شبکه داخلی که باعث توزیع ناهموار بار می شود، در نتیجه سیگنال های بار متناسب با نیروی اعمال شده بر روی سطح کریستال تولید می شود. این فرآیند تبدیل الکترومکانیکی، خطی بودن و پایداری بسیار بالایی را ارائه میکند و به طور مستقیم انرژی ارتعاش مکانیکی را به خروجی سیگنال الکتریکی تبدیل میکند.
طراحی حالت برشی مزایای قابل توجهی را نسبت به طرحهای حالت فشرده ارائه میدهد: حساسیت کمتری نسبت به کرنش پایه و تغییرات دما نشان میدهد و عملکرد خروجی پایدارتری را ارائه میدهد. انتخاب مواد پیزوالکتریک پلی کریستالی حساسیت ثابت و ویژگی های خطی را در طیف وسیعی از دما تضمین می کند.
2. ساختار متقارن و طراحی خروجی دیفرانسیل
CA202 از یک ساختار حسگر متقارن منحصر به فرد شامل دو عنصر پیزوالکتریک به صورت متقارن استفاده می کند. این طراحی سیگنال های خروجی دیفرانسیل تولید می کند که به طور موثر تداخل حالت مشترک را سرکوب می کند و کیفیت سیگنال را بهبود می بخشد. هنگامی که دو عنصر پیزوالکتریک تحت شتاب محوری قرار میگیرند، سیگنالهای باری با قدر مساوی اما قطبیت مخالف تولید میکنند. از طریق تقویت دیفرانسیل، سیگنالهای مفید تقویت میشوند در حالی که تداخل الکترومغناطیسی رایج و نویز رانش دما به طور موثری سرکوب میشوند.
طراحی عایق کیس داخلی جداسازی کامل بین پین های سیگنال و محفظه را تضمین می کند، از تشکیل حلقه زمین جلوگیری می کند و قابلیت ضد تداخل را بهبود می بخشد. این طرح به ویژه برای استفاده در محیط های پیچیده الکترومغناطیسی صنعتی مناسب است و از خلوص و دقت سیگنال های اندازه گیری اطمینان می دهد.
3. ویژگی های تولید و انتقال سیگنال
این دستگاه سیگنال های خروجی شارژ را با حساسیت 100 pC/g ± 5٪ تولید می کند. سیگنال های شارژ این ویژگی مهم را دارند که تحت تأثیر ظرفیت کابل قرار نمی گیرند و آنها را برای انتقال در مسافت های طولانی مناسب می کند. ظرفیت حسگر داخلی 5000 pF (بین پین) و 10 pF (بین پین و کیس) است، در حالی که ظرفیت کابل 105 pF/m (بین پین) و 210 pF/m (بین پین و کیس) است.
این خروجی شارژ با امپدانس بالا به تقویتکنندههای شارژ (مانند تهویهکنندههای سیگنال سری IPC70x) برای تبدیل سیگنالهای شارژ به سیگنالهای ولتاژ امپدانس پایین برای پردازشهای بعدی نیاز دارد. روش خروجی شارژ از نویز کابل و مشکلات تطبیق امپدانس که سنسورهای خروجی ولتاژ با آن مواجه هستند، جلوگیری می کند.
4. سازه مهر و موم شده و مکانیسم حفاظت از محیط زیست
این سنسور دارای یک محفظه فولادی زنگ نزن آستنیتی (1.4441) است که با یک شلنگ محافظ فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت (1.4541) جوش داده شده است تا یک مجموعه ضد نشتی کاملا مهر و موم شده را تشکیل دهد. این طرح مهر و موم شده مقاومت در برابر رطوبت نسبی 100٪، آب، بخار، روغن، جوهای نمک دریا و سایر آلاینده های بالقوه مانند گرد و غبار، قارچ و شن و ماسه را فراهم می کند.
شیلنگ محافظ نه تنها حفاظت مکانیکی را فراهم می کند، بلکه انعطاف پذیری کابل را نیز حفظ می کند، با حداقل شعاع خم شدن اجازه نصب در فضاهای محدود را می دهد. طراحی کابل یکپارچه مشکلات قابلیت اطمینان را که ممکن است از کانکتورها ایجاد شود را حذف می کند و از انتقال سیگنال پایدار در طولانی مدت اطمینان می دهد.
5. جبران دما و کنترل پایداری
این دستگاه پایداری دمایی عالی را نشان میدهد، با خطای حساسیت دمایی 0.25% در درجه سانتیگراد در محدوده -55 تا +23 درجه سانتیگراد و 0.1 درصد در درجه سانتیگراد در محدوده +23 تا 260 درجه سانتیگراد. این ویژگی جبران دما از طریق مواد پیزوالکتریک منتخب و طراحی ساختاری به دست میآید که عملکرد ثابت را در یک محدوده دمایی گسترده تضمین میکند.
این سنسور از طراحی متقارن حرارتی برای کاهش خطاهای اندازه گیری ناشی از گرادیان های حرارتی استفاده می کند. حساسیت کرنش پایه بسیار کم است و تنها 0.15 × 10^{-3} g/μϵ است، به این معنی که تغییر شکل حرارتی سطح نصب به سختی بر دقت اندازهگیری تأثیر میگذارد.
6. پاسخ فرکانس و ویژگی های دینامیک
پاسخ فرکانسی دستگاه از 0.5 تا 6000 هرتز (5±%)، با فرکانس تشدید بالای 22 کیلوهرتز متغیر است. پاسخ فرکانس پایین توسط تهویه کننده سیگنال منطبق تعیین می شود، در حالی که ویژگی های فرکانس بالا توسط ساختار مکانیکی سنسور تعیین می شود. طراحی حالت برشی فرکانس تشدید بالاتری را فراهم می کند و از پاسخ صاف در محدوده فرکانس وسیع اطمینان می دهد.
محدوده اندازه گیری پویا از پیک 0.01 گرم تا پیک 400 گرم، با قابلیت اضافه بار تا حداکثر 500 گرم گسترش می یابد. این محدوده دینامیکی گسترده اندازه گیری دقیق حرکات مکانیکی مختلف از ارتعاشات تا ضربه های شدید را امکان پذیر می کند.
7. مکانیسم ایمنی ضد انفجار
نسخههای ضد انفجار از انواع ایمنی ذاتی (Ex ia) و حفاظت بدون جرقه (Ex nA) استفاده میکنند که استانداردهای بینالمللی ضد انفجار را برآورده میکنند. طراحی ایمنی ذاتی تضمین می کند که با محدود کردن انرژی مدار، هیچ جرقه یا سطوح داغی که قادر به اشتعال اتمسفرهای انفجاری باشد، در شرایط گسل ایجاد نمی شود.
مدارهای حفاظتی شامل مکانیسمهای محدودکننده جریان و تخلیه انرژی هستند که از رعایت الزامات ضد انفجار در تمام شرایط عملیاتی اطمینان میدهند. این طراحی کاربرد ایمن را در مناطق خطرناک Zone 0/1/2 امکان پذیر می کند.
ویژگی ها
شتاب سنج پیزوالکتریک CA202 چندین ویژگی پیشرفته را برای برآورده کردن الزامات نظارت بر ارتعاش صنعتی ارائه می دهد:
1. عملکرد اندازه گیری با دقت بالا
این دستگاه دارای حساسیت بالای 100 pC/g است که امکان تشخیص سیگنالهای ارتعاشی دقیقهای را فراهم میکند. خطی بودن عالی: 1% در محدوده 0.01 تا 20 گرم و ± 2% در محدوده 20 تا 400 گرم. حساسیت عرضی کمتر از 3 درصد دقت ارتعاشات جهت اندازه گیری اولیه را تضمین می کند.
2. سازگاری شدید محیطی
محدوده دمای عملیاتی بسیار وسیع: -55- تا +260 درجه سانتیگراد برای سنسور، -55- تا +200 درجه سانتیگراد برای کابل یکپارچه. دمای بقای کوتاه مدت حتی بالاتر است: تا -70 تا +280 درجه سانتیگراد برای سنسور و -62 تا +250 درجه سانتیگراد برای کابل. این محدوده دما اکثریت قریب به اتفاق سناریوهای کاربردی صنعتی را پوشش می دهد.
3. ساخت و ساز مکانیکی ناهموار
محفظه فولاد ضد زنگ آستنیتی استحکام مکانیکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند. ساختار جوش داده شده هرمتیک عملکرد ضد نشت کامل را تضمین می کند و در برابر فرسایش ناشی از عوامل مختلف محیطی خشن مقاومت می کند. این دستگاه می تواند شتاب ضربه تا حداکثر 1000 گرم (نیم سینوسی، مدت زمان 1 میلی ثانیه) را تحمل کند.
4. گزینه های نصب انعطاف پذیر
چهار گزینه طول کابل: 3 متر، 6 متر، 11 متر و 20 متر، نیازهای مختلف فاصله نصب را برآورده می کند. سوراخ های نصب استاندارد M6 با واشرهای فنری M4، گشتاور نصب 15 نیوتن متر. هیچ سطح نصب عایق الکتریکی اضافی مورد نیاز نیست.
5. پشتیبانی جامع گواهی
گواهینامه های بین المللی متعدد: نشان CE، علامت گذاری EAC، ATEX، IECEx، cCSAus و غیره. مطابق با استانداردهای سازگاری الکترومغناطیسی EN 61000-6-2/4 و استانداردهای ایمنی الکتریکی EN 61010-1. الزامات زیست محیطی RoHS را برآورده می کند.
6. یکپارچه سازی و نگهداری آسان
خروجی دیفرانسیل و طراحی عایق داخلی یکپارچه سازی سیستم را ساده می کند. ساختار کابل یکپارچه قابلیت اطمینان را افزایش می دهد و نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد. کیت آداپتور نصب MA133، شامل پایه عایق حرارتی Micaver (میکا-شیشه) برای نیازهای نصب خاص.
خلاصه مشخصات فنی
| آیتم |
مشخصات |
| حساسیت |
100 pC/g ± 5٪ |
| پاسخ فرکانس |
0.5 تا 6000 هرتز (5±%) |
| محدوده دینامیک |
حداکثر 0.01 تا 400 گرم |
| ظرفیت اضافه بار |
اوج 500 گرم |
| دمای عملیاتی |
-55 تا +260 درجه سانتی گراد (سنسور) |
| فرکانس تشدید |
> 22 کیلوهرتز |
| خطی بودن |
± 1٪ (0.01-20 گرم)، ± 2٪ (20-400 گرم) |
| رتبه حفاظتی |
مهر و موم شده هرمتیک |
| وزن |
تقریبا 250 گرم (سنسور) |
حوزه های کاربردی
شتاب سنج پیزوالکتریک CA202 به طور گسترده در زمینه های زیر استفاده می شود:
نظارت بر ماشینهای صنعتی: نظارت بر ارتعاش ماشینهای دوار بزرگ مانند توربینها، کمپرسورها و پمپها
صنعت انرژی: پایش وضعیت و تشخیص عیب تجهیزات نیروگاهی
صنعت پتروشیمی: پایش ارتعاش تجهیزات در محیط های بالقوه انفجاری
هوافضا: تست لرزش موتورها و تجهیزات کمکی
صنعت سنگین: تعمیر و نگهداری پیش بینی تجهیزات متالورژی و معدن
