De CA901 piëzo-elektrische versnellingsmeter is een krachtig apparaat voor trillingsmonitoring, ontwikkeld door VM voor toepassingen in extreme omgevingen. Dit product maakt gebruik van geavanceerde piëzo-elektrische materialen en technologie met één kristal, die een uitzonderlijke temperatuuraanpassing en betrouwbaarheid bieden en in staat zijn tot stabiele werking binnen een extreem temperatuurbereik van -186°C tot +700°C. De CA901 is bijzonder geschikt voor veeleisende industriële sectoren zoals kerncentrales, lucht- en ruimtevaart en petrochemische industrie, en voldoet aan de vereisten voor trillingsmonitoring in verschillende zware omgevingen.
Deze versnellingsmeter maakt gebruik van een compressiemodusontwerp uitgerust met een integraal mineraal geïsoleerde kabel, die uitstekende elektrische isolatieprestaties en mechanische duurzaamheid biedt. Het product voldoet aan de normen NRC Guide 1.133, IEEE 323-1974 en is gecertificeerd volgens DIN 25.475.1, terwijl het ook een explosieveilige certificering heeft verkregen voor veilig gebruik in potentieel explosieve atmosferen. Dankzij het compacte structurele ontwerp en het robuuste behuizingsmateriaal is hij bestand tegen extreme omstandigheden, waaronder hoge druk en hoge straling.
De CA901 biedt een frequentieresponsbereik van 3 Hz tot 2800 Hz en een gevoeligheid van 10 pC/g, waardoor nauwkeurige registratie van verschillende mechanische trillingssignalen mogelijk is. Of het nu gaat om online monitoring op de lange termijn of om ontwikkelingstesttoepassingen, dit apparaat kan betrouwbare en nauwkeurige meetgegevens leveren, die dienen als cruciaal bewijsmateriaal voor het monitoren van de conditie van apparatuur en foutdiagnose.
Werkingsprincipe
De CA901 piëzo-elektrische versnellingsmeter werkt op basis van het piëzo-elektrische effectprincipe en omvat meerdere geavanceerde technische aspecten. Het werkingsmechanisme kan in detail worden uitgewerkt aan de hand van de volgende aspecten:
1. Piëzo-elektrisch effect en kenmerken van één kristalmateriaal
De kern van het apparaat maakt gebruik van VC2-type piëzo-elektrisch materiaal met één kristal, dat uitstekende piëzo-elektrische eigenschappen en temperatuurstabiliteit biedt. Wanneer de versnellingsmeter mechanische trillingen ervaart, oefent de massa drukkracht uit op het piëzo-elektrische kristal. Volgens het principe van direct piëzo-elektrisch effect vindt elektrische polarisatie plaats in het kristal, vervormt de roosterstructuur, waardoor verplaatsing van ladingscentra ontstaat, waardoor ladingssignalen worden gegenereerd die evenredig zijn aan de uitgeoefende kracht op het kristaloppervlak. Eénkristalmaterialen vertonen in vergelijking met polykristallijne materialen hogere piëzo-elektrische constanten en een betere temperatuurstabiliteit, waardoor een stabiele gevoeligheid wordt gehandhaafd in omgevingen met extreme temperaturen.
De speciale roosterstructuur van VC2 éénkristalmateriaal zorgt ervoor dat het stabiele piëzo-elektrische eigenschappen behoudt in omgevingen met hoge temperaturen, waarbij de Curie-temperatuur veel hoger ligt dan conventionele piëzo-elektrische materialen, wat essentieel is voor het bereiken van +700°C werking bij hoge temperaturen. De kristaloriëntatie is optimaal ontworpen om de piëzo-elektrische coëfficiënt te maximaliseren en tegelijkertijd de temperatuurcoëfficiënt te minimaliseren, waardoor consistente prestaties over het gehele bedrijfstemperatuurbereik worden gegarandeerd.
2. Ontwerp van de compressiemodus en mechanische structuur
Door gebruik te maken van een compressiemodusontwerp wordt het piëzo-elektrische element voorgespannen tussen de basis en de massa, waardoor een stabiele mechanische structuur wordt gevormd. Dit ontwerp zorgt voor een hoge stijfheid, waardoor de sensor een hoge resonantiefrequentie (>17 kHz) krijgt, waardoor een vlakke respons over een breed frequentiebereik wordt gegarandeerd. De compressiemodus biedt betere prestaties bij hoge temperaturen in vergelijking met de afschuifmodus, waardoor deze beter geschikt is voor toepassingen in extreme temperaturen.
De mechanische structuur maakt gebruik van een symmetrisch ontwerp om meetfouten veroorzaakt door thermische spanning te verminderen. De behuizing maakt gebruik van Inconel 600-legeringsmateriaal, dat uitstekende sterkte bij hoge temperaturen en corrosieweerstand biedt. De algehele structuur is geoptimaliseerd door middel van eindige-elementenanalyse om stabiele mechanische eigenschappen te behouden tijdens thermische cycli, waardoor prestatieafwijkingen als gevolg van mismatch van de thermische uitzettingscoëfficiënt worden vermeden.
3. Mechanisme voor signaalgeneratie en transmissie
Het apparaat genereert laaduitgangssignalen met een gevoeligheid van 10pC/g±5%. De laaduitvoermodus biedt het voordeel dat deze niet wordt beïnvloed door de kabelcapaciteit, met name geschikt voor signaaloverdracht over lange afstanden. De interne sensorcapaciteit is 80pF (tussen polen) en 18pF (tussen pool en behuizing), terwijl de kabelcapaciteit 200pF/m (tussen polen) en 300pF/m (tussen pool en behuizing) bedraagt.
Laadsignalen worden verzonden via mineraal geïsoleerde kabel, die gebruik maakt van magnesiumoxide-isolatie en roestvrijstalen omhulsel, wat uitstekende prestaties bij hoge temperaturen en mechanische sterkte biedt. De kabel is met behulp van hermetisch lassen op de sensor aangesloten en vormt een volledig afgedichte structuur die het binnendringen van vocht en verontreinigingen voorkomt. Dit ontwerp zorgt voor langdurige betrouwbaarheid in extreme omgevingen.
4. Temperatuurcompensatie en stabiliteitscontrole
VC2 éénkristalmateriaal heeft een extreem lage temperatuurcoëfficiënt, waardoor een stabiele gevoeligheid behouden blijft binnen het bedrijfstemperatuurbereik van -54°C tot +650°C. De speciale kristalsnijrichting en het elektrodeontwerp verbeteren de temperatuurkarakteristieken verder, waardoor de impact van temperatuurveranderingen op de meetnauwkeurigheid wordt verminderd.
Het apparaat maakt gebruik van een thermisch symmetrisch structuurontwerp om de impact van temperatuurgradiënten op metingen te minimaliseren. Bij de keuze van het behuizingsmateriaal wordt rekening gehouden met het afstemmen van de thermische uitzetting om prestatieveranderingen veroorzaakt door thermische spanning te voorkomen. Deze ontwerpkenmerken zorgen gezamenlijk voor meetstabiliteit in omgevingen met extreme temperaturen.
5. Milieubescherming en afdichtingstechnologie
De sensor maakt gebruik van hermetische lastechnologie, waarbij de behuizing volledig is afgedicht om vocht, chemische corrosie en stralingseffecten te weerstaan. Het behuizingsmateriaal Inconel 600 biedt uitstekende corrosiebestendigheid, geschikt voor diverse zware industriële omgevingen.
De mineraal geïsoleerde kabel zorgt niet alleen voor elektrische isolatie, maar ook voor mechanische bescherming. De roestvrijstalen mantel van de kabel is bestand tegen een druk van 140 bar (bij 23°C) en 80 bar (bij 300°C), waardoor een betrouwbare werking in omgevingen met hoge druk wordt gegarandeerd.
6. Explosiebestendig veiligheidsontwerp
Het apparaat is gecertificeerd via EG-typeonderzoek (LCIE 08 ATEX 6017 X II 1 G) en voldoet aan de gebruiksvereisten voor gevaarlijke zones 0/1/2. Met behulp van het intrinsieke veiligheidsontwerp (Ex ia) worden ontstekingsvonken voorkomen onder foutomstandigheden door de circuitenergie te beperken.
Beschermingsmaatregelen omvatten energiebeperkende circuits en veiligheidsbarrières, waardoor naleving van explosieveilige vereisten onder alle bedrijfsomstandigheden wordt gegarandeerd. Dit ontwerp maakt een veilige toepassing in potentieel explosieve atmosferen mogelijk.
7. Ontwerp van stralingsweerstand
VC2 eenkristalmateriaal heeft een uitstekende stralingsstabiliteit en is in staat om γ-stralingsflux van 10^11 erg/g en neutronenstralingsflux van 10^18 n/cm^2 te weerstaan zonder enig effect. Deze stralingshardheid maakt het bijzonder geschikt voor toepassingen in stralingsomgevingen zoals kerncentrales.
De materiaalkeuze en het structurele ontwerp houden beide rekening met de stabiliteit op lange termijn in stralingsomgevingen, waardoor betrouwbare prestaties onder stralingsomstandigheden worden gegarandeerd.
Functies
De CA901 piëzo-elektrische versnellingsmeter biedt meerdere uitstekende functies om te voldoen aan de behoeften op het gebied van trillingsmonitoring in extreme omgevingen:
1. Aanpassingsvermogen aan extreme temperaturen
Extreem breed bedrijfstemperatuurbereik: continu gebruik -54°C tot +650°C, extreme omstandigheden -196°C tot +700°C. Dit temperatuurbereik bestrijkt de meeste industriële extreme omgevingen, inclusief toepassingsscenario's voor cryogene toepassingen en hoge temperaturen.
2. Meetprestaties met hoge precisie
Biedt een gevoeligheid van 10pC/g, dynamisch meetbereik 0,001 g tot 200 g piek. Uitstekende lineariteit, waarbij ±1% wordt bereikt over het hele dynamische bereik. Transversale gevoeligheid minder dan 5%, waardoor de meetnauwkeurigheid wordt gegarandeerd.
3. Uitstekende milieuduurzaamheid
Inconel 600-behuizing biedt uitstekende corrosieweerstand, het hermetische afdichtingsontwerp is bestand tegen vocht en verontreinigingen. Bestand tegen een werkdruk van 140 bar en voldoet aan de vereisten voor toepassingen in hogedrukomgevingen.
4. Sterke stralingsweerstand
Bestand tegen hoge doses γ-straling en neutronenstraling, geschikt voor gebruik in stralingsomgevingen zoals kerncentrales. Materiaalkeuze en structureel ontwerp zijn geoptimaliseerd voor langdurige stabiliteit onder stralingsomstandigheden.
5. Uitgebreide veiligheidscertificering
Gecertificeerd volgens meerdere internationale normen: NRC Guide 1.133, IEEE 323-1974, DIN 25.475.1 en ATEX explosieveilige certificering. Voldoet aan de eisen van verschillende strenge industriële normen.
6. Flexibele configuratieopties
Biedt meerdere keuzes voor kabellengtes: 3,5 meter, 5 meter, 8 meter, 12,5 meter, uitgerust met Lemo- of hogetemperatuurconnectoren. Standaard- en explosieveilige versies beschikbaar om aan verschillende toepassingsbehoeften te voldoen.
Samenvatting van technische specificaties
| Artikelspecificatie |
|
| Gevoeligheid |
10 pC/g ±5% |
| Frequentierespons |
3 tot 2.800 Hz (±5%) |
| Dynamisch bereik |
0,001 tot 200 g piek |
| Bedrijfstemperatuur |
-54°C tot +650°C (continu) |
| Resonante frequentie |
>17 kHz |
| Lineariteit |
±1% (volledige schaal) |
| Beschermingsgraad |
Hermetisch afgesloten |
| Explosieveilige certificering |
Ex ia IIC T6 tot T710 |
Toepassingsgebieden
De CA901 piëzo-elektrische versnellingsmeter wordt voornamelijk gebruikt in de volgende gebieden:
Kerncentrales: trillingsmonitoring van interne en randapparatuur in reactoren
Lucht- en ruimtevaart: trillingstesten van motoren en componenten bij hoge temperaturen
Petrochemische industrie: conditiebewaking van apparatuur in omgevingen met hoge temperaturen en hoge druk
Energiesector: Trillingsmonitoring van gasturbines en stoomturbines
Onderzoeksgebieden: Materiaal- en gedragsonderzoek in extreme omgevingen
