L'accelerometro piezoelettrico CA202 è un dispositivo di monitoraggio delle vibrazioni ad alte prestazioni della linea di prodotti VM, che utilizza un'avanzata tecnologia di rilevamento piezoelettrico appositamente progettata per il monitoraggio e la misurazione delle vibrazioni industriali. L'apparecchiatura offre eccezionale adattabilità ambientale e precisione di misurazione, in grado di funzionare in modo stabile in condizioni di temperatura estreme (da -55 a 260°C) e in ambienti potenzialmente esplosivi.
Il CA202 è dotato di una struttura dell'elemento di misura policristallino simmetrico con modalità di taglio con isolamento interno della custodia, dotato di cavo integrato e tubo di protezione in acciaio inossidabile, che forma un gruppo completamente sigillato a tenuta stagna. Questo accelerometro è disponibile in versioni standard e versioni certificate antideflagranti per soddisfare i requisiti applicativi di diversi ambienti industriali, particolarmente adatti per il monitoraggio delle vibrazioni di apparecchiature industriali pesanti.
Il dispositivo è dotato di elevata sensibilità (100 pC/g) e ampio intervallo di risposta in frequenza (da 0,5 a 6.000 Hz), consentendo l'acquisizione precisa dei segnali di vibrazione dalle frequenze basse a quelle alte. Il robusto alloggiamento in acciaio inossidabile e il design sigillato garantiscono resistenza a vari fattori ambientali difficili tra cui umidità, vapore acqueo, contaminazione da olio e nebbia salina.
Principio di funzionamento
L'accelerometro piezoelettrico CA202 funziona in base al principio dell'effetto piezoelettrico, coinvolgendo precisi processi di conversione fisica e tecnologie di elaborazione del segnale. Il meccanismo di funzionamento può essere dettagliato attraverso i seguenti aspetti fondamentali:
1. Effetto piezoelettrico e meccanismo di conversione elettromeccanica
Il nucleo del dispositivo impiega un elemento di rilevamento piezoelettrico policristallino in modalità di taglio. Quando l'accelerometro subisce vibrazioni, la massa applica una forza di taglio al cristallo piezoelettrico. Secondo il principio dell'effetto piezoelettrico, i materiali piezoelettrici subiscono polarizzazione sotto stress meccanico, con lo spostamento della struttura reticolare interna che causa una distribuzione non uniforme della carica, generando così segnali di carica proporzionali alla forza applicata sulla superficie del cristallo. Questo processo di conversione elettromeccanica offre linearità e stabilità estremamente elevate, convertendo direttamente l'energia di vibrazione meccanica in uscita del segnale elettrico.
Il design in modalità di taglio offre vantaggi significativi rispetto ai design in modalità di compressione: mostra una sensibilità inferiore alla deformazione di base e ai cambiamenti di temperatura, offrendo prestazioni di output più stabili. La selezione di materiali piezoelettrici policristallini garantisce sensibilità e caratteristiche lineari costanti in un ampio intervallo di temperature.
2. Struttura simmetrica e progetto di uscita differenziale
Il CA202 adotta un'esclusiva struttura del sensore simmetrico contenente due elementi piezoelettrici disposti simmetricamente. Questo design produce segnali di uscita differenziali che sopprimono efficacemente le interferenze di modo comune e migliorano la qualità del segnale. Quando sottoposti ad accelerazione assiale, i due elementi piezoelettrici generano segnali di carica di uguale grandezza ma di polarità opposta. Attraverso l'amplificazione differenziale, i segnali utili vengono migliorati mentre le comuni interferenze elettromagnetiche e il rumore dovuto alla deriva termica vengono efficacemente soppressi.
Il design dell'isolamento interno dell'involucro garantisce un isolamento completo tra i pin del segnale e l'alloggiamento, prevenendo la formazione di anelli di terra e migliorando ulteriormente la capacità anti-interferenza. Questo design è particolarmente adatto per l'uso in ambienti elettromagnetici industriali complessi, garantendo purezza e accuratezza dei segnali di misurazione.
3. Caratteristiche di generazione e trasmissione del segnale
Il dispositivo produce segnali di uscita di carica con una sensibilità di 100 pC/g ±5%. I segnali di carica hanno l'importante caratteristica di non essere influenzati dalla capacità del cavo, rendendoli adatti alla trasmissione a lunga distanza. La capacità del sensore interno è 5000 pF (tra pin) e 10 pF (tra pin e custodia), mentre la capacità del cavo è 105 pF/m (tra pin) e 210 pF/m (tra pin e custodia).
Questa uscita di carica ad alta impedenza richiede amplificatori di carica (come i condizionatori di segnale della serie IPC70x) per convertire i segnali di carica in segnali di tensione a bassa impedenza per la successiva elaborazione. Il metodo di uscita della carica evita il rumore del cavo e i problemi di adattamento dell'impedenza affrontati dai sensori di uscita della tensione.
4. Struttura sigillata e meccanismo di protezione ambientale
Il sensore è dotato di un alloggiamento in acciaio inossidabile austenitico (1.4441) saldato ermeticamente con un tubo di protezione in acciaio inossidabile resistente al calore (1.4541) per formare un gruppo completamente sigillato e a prova di perdite. Questo design sigillato fornisce resistenza al 100% di umidità relativa, acqua, vapore, olio, atmosfere di sale marino e altri potenziali contaminanti come polvere, funghi e sabbia.
Il tubo di protezione non solo fornisce protezione meccanica ma mantiene anche la flessibilità del cavo, con un raggio di curvatura minimo che consente l'installazione in spazi ristretti. Il design integrale del cavo elimina i problemi di affidabilità che potrebbero sorgere dai connettori, garantendo una trasmissione del segnale stabile a lungo termine.
5. Compensazione della temperatura e controllo della stabilità
Il dispositivo mostra un'eccellente stabilità della temperatura, con errore di sensibilità alla temperatura di 0,25%/°C nell'intervallo da -55 a +23°C e 0,1%/°C nell'intervallo da +23 a 260°C. Questa caratteristica di compensazione della temperatura è ottenuta attraverso materiali piezoelettrici selezionati e design strutturale, garantendo prestazioni costanti in un ampio intervallo di temperature.
Il sensore utilizza un design termicamente simmetrico per ridurre gli errori di misurazione causati dai gradienti termici. La sensibilità alla deformazione di base è estremamente bassa, pari a soli 0,15 × 10^{-3} g/μϵ, il che significa che la deformazione termica della superficie di montaggio non influisce quasi sulla precisione della misurazione.
6. Risposta in frequenza e caratteristiche dinamiche
La risposta in frequenza del dispositivo varia da 0,5 a 6.000 Hz (±5%), con frequenza di risonanza superiore a 22 kHz. La risposta a bassa frequenza è determinata dal condizionatore di segnale corrispondente, mentre le caratteristiche ad alta frequenza sono determinate dalla struttura meccanica del sensore. Il design in modalità taglio fornisce una frequenza di risonanza più elevata, garantendo una risposta piatta su un'ampia gamma di frequenze.
L'intervallo di misurazione dinamica si estende da 0,01 g di picco a 400 g di picco, con capacità di sovraccarico fino a 500 g di picco. Questa ampia gamma dinamica consente la misurazione precisa di vari movimenti meccanici, dalle vibrazioni meccaniche agli impatti violenti.
7. Meccanismo di sicurezza antideflagrante
Le versioni antideflagranti utilizzano tipi di protezione a sicurezza intrinseca (Ex ia) e antiscintilla (Ex nA), conformi a vari standard internazionali antideflagranti. Il design a sicurezza intrinseca garantisce che in condizioni di guasto non vengano generate scintille o superfici calde in grado di innescare atmosfere esplosive limitando l'energia del circuito.
I circuiti di protezione includono meccanismi di limitazione della corrente e di scarico dell'energia, garantendo la conformità ai requisiti antideflagranti in tutte le condizioni operative. Questo design consente un'applicazione sicura nelle aree pericolose della Zona 0/1/2.
Caratteristiche
L'accelerometro piezoelettrico CA202 offre molteplici funzionalità avanzate per soddisfare i rigorosi requisiti di monitoraggio delle vibrazioni industriali:
1. Prestazioni di misurazione ad alta precisione
Il dispositivo fornisce un'elevata sensibilità di 100 pC/g, consentendo il rilevamento di minuscoli segnali di vibrazione. Eccellente linearità: ±1% nell'intervallo da 0,01 a 20 g e ±2% nell'intervallo da 20 a 400 g. La sensibilità trasversale inferiore al 3% garantisce la precisione delle vibrazioni della direzione di misurazione primaria.
2. Estrema adattabilità ambientale
Intervallo di temperatura operativa estremamente ampio: da -55 a +260°C per il sensore, da -55 a +200°C per il cavo integrato. Le temperature di sopravvivenza a breve termine sono ancora più elevate: fino a -70...+280°C per il sensore e da -62 a +250°C per il cavo. Questo intervallo di temperature copre la stragrande maggioranza degli scenari di applicazione industriale.
3. Robusta costruzione meccanica
L'alloggiamento in acciaio inossidabile austenitico offre un'eccellente resistenza meccanica e resistenza alla corrosione. La struttura saldata ermeticamente garantisce prestazioni complete a prova di perdite, resistendo all'erosione dovuta a vari fattori ambientali difficili. Il dispositivo è in grado di sopportare accelerazioni d'urto fino a 1.000 g di picco (mezzo seno, durata 1 ms).
4. Opzioni di installazione flessibili
Quattro opzioni di lunghezza del cavo: 3 metri, 6 metri, 11 metri e 20 metri, per soddisfare diversi requisiti di distanza di installazione. Fori di montaggio standard M6 con rondelle elastiche M4, coppia di montaggio di 15 N·m. Non è necessaria alcuna superficie di montaggio aggiuntiva per l'isolamento elettrico.
5. Supporto completo per la certificazione
Molteplici certificazioni internazionali: marcatura CE, marcatura EAC, ATEX, IECEx, cCSAus, ecc. Conforme agli standard di compatibilità elettromagnetica EN 61000-6-2/4 e agli standard di sicurezza elettrica EN 61010-1. Soddisfa i requisiti ambientali RoHS.
6. Integrazione e manutenzione facili
L'uscita differenziale e il design dell'isolamento interno semplificano l'integrazione del sistema. La struttura integrale del cavo migliora l'affidabilità e riduce le esigenze di manutenzione. Disponibile kit adattatore di montaggio MA133, inclusa base di isolamento termico Micaver (mica-vetro) per requisiti di installazione speciali.
Riepilogo delle specifiche tecniche
| dell'articolo |
Specifica |
| Sensibilità |
100 pz./g ±5% |
| Risposta in frequenza |
da 0,5 a 6.000 Hz (±5%) |
| Gamma dinamica |
Da 0,01 a 400 g di picco |
| Capacità di sovraccarico |
Picco da 500 g |
| Temperatura operativa |
Da -55 a +260°C (sensore) |
| Frequenza di risonanza |
>22kHz |
| Linearità |
±1% (0,01-20 g), ±2% (20-400 g) |
| Grado di protezione |
Sigillato ermeticamente |
| Peso |
ca. 250 g (sensore) |
Aree di applicazione
L'accelerometro piezoelettrico CA202 è ampiamente utilizzato nei seguenti campi:
Monitoraggio di macchinari industriali: monitoraggio delle vibrazioni di macchinari rotanti di grandi dimensioni come turbine, compressori e pompe
Industria energetica: monitoraggio delle condizioni e diagnosi dei guasti delle apparecchiature delle centrali elettriche
Industria petrolchimica: monitoraggio delle vibrazioni delle apparecchiature in ambienti potenzialmente esplosivi
Aerospaziale: prove di vibrazione di motori e apparecchiature ausiliarie
Industria pesante: manutenzione predittiva di attrezzature metallurgiche e minerarie
