Akcelerometr piezoelektryczny CA202 to wysokowydajne urządzenie do monitorowania wibracji z linii produktów VM, wykorzystujące zaawansowaną technologię wykrywania piezoelektrycznego, zaprojektowaną specjalnie do monitorowania i pomiaru wibracji przemysłowych. Sprzęt oferuje wyjątkową zdolność adaptacji do środowiska i dokładność pomiaru, umożliwiając stabilną pracę w ekstremalnych warunkach temperaturowych (-55 do 260°C) i środowiskach potencjalnie wybuchowych.
CA202 posiada symetryczną konstrukcję polikrystalicznego elementu pomiarowego działającego w trybie ścinania z wewnętrzną izolacją obudowy, wyposażoną w integralny kabel i wąż ochronny ze stali nierdzewnej, tworząc całkowicie szczelny i odporny na wycieki zespół. Ten akcelerometr jest dostępny w wersjach standardowych i wersjach z certyfikatem przeciwwybuchowym, aby spełnić wymagania aplikacji w różnych środowiskach przemysłowych, szczególnie nadaje się do monitorowania wibracji ciężkiego sprzętu przemysłowego.
Urządzenie charakteryzuje się wysoką czułością (100 pC/g) i szerokim zakresem odpowiedzi częstotliwościowej (0,5 do 6000 Hz), co pozwala na precyzyjną rejestrację sygnałów drganiowych od niskich do wysokich częstotliwości. Wytrzymała obudowa ze stali nierdzewnej i uszczelniona konstrukcja zapewniają odporność na różne trudne czynniki środowiskowe, w tym wilgoć, parę wodną, zanieczyszczenia olejem i mgłę solną.
Zasada działania
Akcelerometr piezoelektryczny CA202 działa w oparciu o zasadę efektu piezoelektrycznego, obejmującą precyzyjne procesy konwersji fizycznej i technologie przetwarzania sygnału. Mechanizm działania można szczegółowo opisać poprzez następujące podstawowe aspekty:
1. Efekt piezoelektryczny i mechanizm konwersji elektromechanicznej
W rdzeniu urządzenia zastosowano polikrystaliczny piezoelektryczny element czujnikowy działający w trybie ścinania. Kiedy akcelerometr doświadcza wibracji, masa przykłada siłę ścinającą do kryształu piezoelektrycznego. Zgodnie z zasadą efektu piezoelektrycznego materiały piezoelektryczne ulegają polaryzacji pod wpływem naprężeń mechanicznych, a przemieszczenie wewnętrznej struktury sieci powoduje nierównomierny rozkład ładunku, generując w ten sposób sygnały ładunku proporcjonalne do siły przyłożonej do powierzchni kryształu. Ten proces konwersji elektromechanicznej zapewnia wyjątkowo wysoką liniowość i stabilność, bezpośrednio przekształcając energię drgań mechanicznych na wyjściowy sygnał elektryczny.
Konstrukcja działająca w trybie ścinania zapewnia znaczną przewagę nad konstrukcjami działającymi w trybie ściskania: wykazuje niższą wrażliwość na odkształcenie podstawy i zmiany temperatury, zapewniając bardziej stabilną wydajność wyjściową. Wybór polikrystalicznych materiałów piezoelektrycznych zapewnia stałą czułość i charakterystykę liniową w szerokim zakresie temperatur.
2. Konstrukcja symetryczna i konstrukcja wyjścia różnicowego
CA202 przyjmuje unikalną symetryczną strukturę czujnika zawierającą dwa symetrycznie rozmieszczone elementy piezoelektryczne. Taka konstrukcja wytwarza różnicowe sygnały wyjściowe, które skutecznie tłumią zakłócenia w trybie wspólnym i poprawiają jakość sygnału. Poddane przyspieszeniu osiowemu dwa elementy piezoelektryczne generują sygnały ładunku o tej samej wielkości, ale o przeciwnej polaryzacji. Dzięki wzmocnieniu różnicowemu wzmacniane są użyteczne sygnały, a typowe zakłócenia elektromagnetyczne i szumy związane z dryfem temperatury są skutecznie tłumione.
Konstrukcja izolacji wewnętrznej obudowy zapewnia całkowitą izolację pomiędzy pinami sygnałowymi a obudową, zapobiegając tworzeniu się pętli uziemienia i dodatkowo poprawiając zdolność przeciwzakłóceniową. Konstrukcja ta szczególnie nadaje się do stosowania w złożonych przemysłowych środowiskach elektromagnetycznych, zapewniając czystość i dokładność sygnałów pomiarowych.
3. Charakterystyka generacji i transmisji sygnału
Urządzenie wytwarza sygnały wyjściowe dotyczące ładunku z czułością 100 pC/g ±5%. Sygnały ładowania mają tę ważną cechę, że nie mają na nie wpływu pojemność kabla, co czyni je odpowiednimi do transmisji na duże odległości. Wewnętrzna pojemność czujnika wynosi 5000 pF (między pinami) i 10 pF (między pinem a obudową), natomiast pojemność kabla wynosi 105 pF/m (między pinami) a 210 pF/m (między pinem a obudową).
To wyjście ładowania o wysokiej impedancji wymaga wzmacniaczy ładunku (takich jak kondycjonery sygnału serii IPC70x) do konwersji sygnałów ładowania na sygnały napięciowe o niskiej impedancji w celu późniejszego przetwarzania. Metoda ładowania wyjściowego pozwala uniknąć zakłóceń w kablach i problemów z dopasowaniem impedancji, z którymi borykają się czujniki napięcia wyjściowego.
4. Uszczelniona konstrukcja i mechanizm ochrony środowiska
Czujnik posiada obudowę ze stali nierdzewnej austenitycznej (1.4441), hermetycznie zespawaną z wężem ochronnym ze stali nierdzewnej odpornym na wysoką temperaturę (1.4541), tworząc całkowicie szczelny i szczelny zespół. Ta szczelna konstrukcja zapewnia odporność na 100% wilgotność względną, wodę, parę, olej, atmosferę soli morskiej i inne potencjalne zanieczyszczenia, takie jak kurz, grzyby i piasek.
Wąż ochronny nie tylko zapewnia ochronę mechaniczną, ale także utrzymuje elastyczność kabla, przy minimalnym promieniu zgięcia, umożliwiającym instalację w ograniczonych przestrzeniach. Zintegrowana konstrukcja kabla eliminuje problemy z niezawodnością, które mogą wynikać ze złączy, zapewniając długoterminową stabilną transmisję sygnału.
5. Kompensacja temperatury i kontrola stabilności
Urządzenie charakteryzuje się doskonałą stabilnością temperaturową, błąd czułości temperaturowej wynosi 0,25%/°C w zakresie -55 do +23°C i 0,1%/°C w zakresie +23 do 260°C. Tę charakterystykę kompensacji temperatury osiąga się dzięki wybranym materiałom piezoelektrycznym i konstrukcji konstrukcyjnej, zapewniając stałą wydajność w szerokim zakresie temperatur.
W czujniku zastosowano konstrukcję symetryczną termicznie, aby zredukować błędy pomiarowe spowodowane gradientami termicznymi. Podstawowa czułość na odkształcenia jest wyjątkowo niska i wynosi zaledwie 0,15 × 10^{-3} g/μϵ, co oznacza, że odkształcenie termiczne powierzchni montażowej prawie nie wpływa na dokładność pomiaru.
6. Pasmo przenoszenia i charakterystyka dynamiczna
Pasmo przenoszenia urządzenia mieści się w zakresie od 0,5 do 6000 Hz (±5%), przy częstotliwości rezonansowej powyżej 22 kHz. Odpowiedź w zakresie niskich częstotliwości jest określana przez odpowiedni kondycjoner sygnału, natomiast charakterystyka wysokich częstotliwości jest określana przez strukturę mechaniczną czujnika. Konstrukcja działająca w trybie ścinania zapewnia wyższą częstotliwość rezonansową, zapewniając płaską charakterystykę w szerokim zakresie częstotliwości.
Dynamiczny zakres pomiarowy rozciąga się od wartości szczytowej 0,01 g do wartości szczytowej 400 g, z możliwością przeciążenia do wartości szczytowej 500 g. Ten szeroki zakres dynamiki umożliwia precyzyjny pomiar różnych ruchów mechanicznych, od wibracji po silne uderzenia.
7. Mechanizm bezpieczeństwa przeciwwybuchowy
Wersje przeciwwybuchowe wykorzystują zabezpieczenie iskrobezpieczne (Ex ia) i nieiskrzące (Ex nA), spełniając różne międzynarodowe standardy przeciwwybuchowe. Konstrukcja iskrobezpieczna zapewnia, że w warunkach awarii nie powstają iskry ani gorące powierzchnie zdolne do zapalenia atmosfery wybuchowej, ograniczając energię obwodu.
Obwody zabezpieczające obejmują mechanizmy ograniczające prąd i odprowadzające energię, zapewniające zgodność z wymaganiami przeciwwybuchowymi we wszystkich warunkach pracy. Taka konstrukcja umożliwia bezpieczne zastosowanie w strefach niebezpiecznych Strefy 0/1/2.
Cechy
Akcelerometr piezoelektryczny CA202 oferuje wiele zaawansowanych funkcji spełniających rygorystyczne wymagania dotyczące monitorowania wibracji przemysłowych:
1. Wysoka precyzja pomiaru
Urządzenie zapewnia wysoką czułość rzędu 100 pC/g, umożliwiając detekcję nawet najdrobniejszych sygnałów wibracyjnych. Doskonała liniowość: ±1% w zakresie od 0,01 do 20 g i ±2% w zakresie od 20 do 400 g. Czułość poprzeczna mniejsza niż 3% zapewnia dokładność pierwotnego kierunku drgań pomiaru.
2. Ekstremalna zdolność adaptacji do środowiska
Niezwykle szeroki zakres temperatur pracy: -55 do +260°C dla czujnika, -55 do +200°C dla zintegrowanego kabla. Krótkoterminowe temperatury przetrwania są jeszcze wyższe: do -70 do +280°C dla czujnika i -62 do +250°C dla kabla. Ten zakres temperatur obejmuje zdecydowaną większość scenariuszy zastosowań przemysłowych.
3. Wytrzymała konstrukcja mechaniczna
Obudowa ze stali nierdzewnej austenitycznej zapewnia doskonałą wytrzymałość mechaniczną i odporność na korozję. Hermetycznie spawana konstrukcja zapewnia całkowitą szczelność i odporność na erozję spowodowaną różnymi trudnymi czynnikami środowiskowymi. Urządzenie wytrzymuje wstrząsy o wartości szczytowej do 1000 g (półsinus, czas trwania 1 ms).
4. Elastyczne opcje instalacji
Cztery opcje długości kabla: 3 metry, 6 metrów, 11 metrów i 20 metrów, spełniające różne wymagania dotyczące odległości instalacji. Standardowe otwory montażowe M6 z podkładkami sprężystymi M4, moment montażowy 15 N·m. Nie jest wymagana dodatkowa powierzchnia montażowa izolacji elektrycznej.
5. Kompleksowe wsparcie certyfikacyjne
Liczne międzynarodowe certyfikaty: oznakowanie CE, oznaczenie EAC, ATEX, IECEx, cCSAus itp. Zgodność z normami kompatybilności elektromagnetycznej EN 61000-6-2/4 i normami bezpieczeństwa elektrycznego EN 61010-1. Spełnia wymagania środowiskowe RoHS.
6. Łatwa integracja i konserwacja
Wyjście różnicowe i konstrukcja izolacji wewnętrznej upraszczają integrację systemu. Zintegrowana struktura kabla zwiększa niezawodność i zmniejsza wymagania konserwacyjne. Dostępny zestaw adaptera montażowego MA133, zawierający podstawę izolacji termicznej Micaver (szkło mikowe) do specjalnych wymagań instalacyjnych.
Podsumowanie specyfikacji technicznych
| przedmiotu |
Specyfikacja |
| Wrażliwość |
100 szt./g ±5% |
| Odpowiedź częstotliwościowa |
0,5 do 6000 Hz (±5%) |
| Zakres dynamiczny |
Pik 0,01 do 400 g |
| Przeciążalność |
Szczyt 500 g |
| Temperatura pracy |
-55 do +260°C (czujnik) |
| Częstotliwość rezonansowa |
>22 kHz |
| Liniowość |
±1% (0,01-20 g), ±2% (20-400 g) |
| Ocena ochrony |
Hermetycznie zamknięte |
| Waga |
Około. 250 g (czujnik) |
Obszary zastosowań
Akcelerometr piezoelektryczny CA202 jest szeroko stosowany w następujących dziedzinach:
Monitorowanie maszyn przemysłowych: monitorowanie wibracji dużych maszyn wirujących, takich jak turbiny, sprężarki i pompy
Przemysł energetyczny: Monitorowanie stanu i diagnostyka usterek urządzeń elektrowni
Przemysł petrochemiczny: Monitorowanie drgań urządzeń w środowiskach potencjalnie wybuchowych
Przemysł lotniczy: Badania wibracyjne silników i urządzeń pomocniczych
Przemysł ciężki: konserwacja predykcyjna sprzętu metalurgicznego i górniczego
