O acelerômetro piezoelétrico CA202 é um dispositivo de monitoramento de vibração de alto desempenho da linha de produtos VM, utilizando tecnologia avançada de detecção piezoelétrica projetada especificamente para monitoramento e medição de vibração industrial. O equipamento oferece excepcional adaptabilidade ambiental e precisão de medição, capaz de operação estável em condições extremas de temperatura (-55 a 260°C) e ambientes potencialmente explosivos.
O CA202 apresenta uma estrutura de elemento de medição policristalino de modo de cisalhamento simétrico com isolamento interno da caixa, equipado com cabo integral e mangueira de proteção de aço inoxidável, formando um conjunto completamente vedado à prova de vazamentos. Este acelerômetro está disponível em versões padrão e versões certificadas à prova de explosão para atender aos requisitos de aplicação de diferentes ambientes industriais, particularmente adequado para monitoramento de vibração de equipamentos industriais pesados.
O dispositivo possui alta sensibilidade (100 pC/g) e ampla faixa de resposta de frequência (0,5 a 6.000 Hz), permitindo a captura precisa de sinais de vibração de baixas a altas frequências. Sua carcaça robusta de aço inoxidável e design vedado oferecem resistência a vários fatores ambientais agressivos, incluindo umidade, vapor de água, contaminação por óleo e névoa salina.
Princípio de funcionamento
O acelerômetro piezoelétrico CA202 opera com base no princípio do efeito piezoelétrico, envolvendo processos precisos de conversão física e tecnologias de processamento de sinal. O mecanismo de funcionamento pode ser detalhado através dos seguintes aspectos principais:
1. Efeito Piezoelétrico e Mecanismo de Conversão Eletromecânica
O núcleo do dispositivo emprega um elemento sensor piezoelétrico policristalino de modo de cisalhamento. Quando o acelerômetro experimenta vibração, a massa aplica força de cisalhamento ao cristal piezoelétrico. De acordo com o princípio do efeito piezoelétrico, os materiais piezoelétricos sofrem polarização sob estresse mecânico, com o deslocamento da estrutura interna da rede causando distribuição desigual de carga, gerando assim sinais de carga proporcionais à força aplicada na superfície do cristal. Este processo de conversão eletromecânica oferece linearidade e estabilidade extremamente altas, convertendo diretamente a energia da vibração mecânica em saída de sinal elétrico.
O design do modo de cisalhamento oferece vantagens significativas em relação aos designs do modo de compressão: ele exibe menor sensibilidade à deformação da base e às mudanças de temperatura, proporcionando desempenho de saída mais estável. A seleção de materiais piezoelétricos policristalinos garante sensibilidade consistente e características lineares em uma ampla faixa de temperatura.
2. Estrutura Simétrica e Projeto de Saída Diferencial
O CA202 adota uma estrutura de sensor simétrica exclusiva contendo dois elementos piezoelétricos dispostos simetricamente. Este projeto produz sinais de saída diferenciais que suprimem efetivamente a interferência de modo comum e melhoram a qualidade do sinal. Quando submetidos à aceleração axial, os dois elementos piezoelétricos geram sinais de carga de igual magnitude, mas de polaridade oposta. Através da amplificação diferencial, os sinais úteis são aprimorados, enquanto a interferência eletromagnética comum e o ruído de desvio de temperatura são efetivamente suprimidos.
O design de isolamento interno da caixa garante isolamento completo entre os pinos de sinal e a caixa, evitando a formação de loop de terra e melhorando ainda mais a capacidade anti-interferência. Este design é particularmente adequado para uso em ambientes eletromagnéticos industriais complexos, garantindo pureza e precisão dos sinais de medição.
3. Características de geração e transmissão de sinal
O dispositivo produz sinais de saída de carga com sensibilidade de 100 pC/g ±5%. Os sinais de carga têm a importante característica de não serem afetados pela capacitância do cabo, tornando-os adequados para transmissão de longa distância. A capacitância interna do sensor é 5000 pF (entre pinos) e 10 pF (entre pino e caixa), enquanto a capacitância do cabo é 105 pF/m (entre pinos) e 210 pF/m (entre pino e caixa).
Esta saída de carga de alta impedância requer amplificadores de carga (como condicionadores de sinal da série IPC70x) para converter sinais de carga em sinais de tensão de baixa impedância para processamento subsequente. O método de saída de carga evita ruídos no cabo e problemas de correspondência de impedância enfrentados pelos sensores de saída de tensão.
4. Estrutura Selada e Mecanismo de Proteção Ambiental
O sensor possui um invólucro de aço inoxidável austenítico (1.4441) hermeticamente soldado com uma mangueira de proteção de aço inoxidável resistente ao calor (1.4541) para formar um conjunto completamente vedado à prova de vazamentos. Este design selado oferece resistência a 100% de umidade relativa, água, vapor, óleo, atmosferas de sal marinho e outros contaminantes potenciais, como poeira, fungos e areia.
A mangueira de proteção não só fornece proteção mecânica, mas também mantém a flexibilidade do cabo, com raio de curvatura mínimo, permitindo a instalação em espaços confinados. O design integral do cabo elimina problemas de confiabilidade que podem surgir dos conectores, garantindo uma transmissão de sinal estável a longo prazo.
5. Compensação de temperatura e controle de estabilidade
O dispositivo apresenta excelente estabilidade de temperatura, com erro de sensibilidade à temperatura de 0,25%/°C na faixa de -55 a +23°C e 0,1%/°C na faixa de +23 a 260°C. Esta característica de compensação de temperatura é obtida através de materiais piezoelétricos selecionados e design estrutural, garantindo desempenho consistente em uma ampla faixa de temperatura.
O sensor emprega um design termicamente simétrico para reduzir erros de medição causados por gradientes térmicos. A sensibilidade à deformação da base é extremamente baixa, apenas 0,15 × 10^{-3} g/μϵ, o que significa que a deformação térmica da superfície de montagem dificilmente afeta a precisão da medição.
6. Resposta de frequência e características dinâmicas
A resposta de frequência do dispositivo varia de 0,5 a 6.000 Hz (±5%), com frequência de ressonância acima de 22 kHz. A resposta de baixa frequência é determinada pelo condicionador de sinal correspondente, enquanto as características de alta frequência são determinadas pela estrutura mecânica do sensor. O design do modo de cisalhamento fornece frequência ressonante mais alta, garantindo resposta plana em uma ampla faixa de frequência.
A faixa de medição dinâmica se estende de 0,01 g de pico a 400 g de pico, com capacidade de sobrecarga de até 500 g de pico. Essa ampla faixa dinâmica permite a medição precisa de vários movimentos mecânicos, desde vibrações a impactos severos.
7. Mecanismo de segurança à prova de explosão
As versões à prova de explosão empregam tipos de proteção de segurança intrínseca (Ex ia) e anti-faísca (Ex nA), atendendo a vários padrões internacionais à prova de explosão. O projeto de segurança intrínseca garante que nenhuma faísca ou superfície quente capaz de inflamar atmosferas explosivas seja gerada sob condições de falha, limitando a energia do circuito.
Os circuitos de proteção incluem mecanismos de limitação de corrente e descarga de energia, garantindo o cumprimento dos requisitos à prova de explosão em todas as condições de operação. Este projeto permite a aplicação segura em áreas perigosas da Zona 0/1/2.
Características
O acelerômetro piezoelétrico CA202 oferece vários recursos avançados para atender aos rigorosos requisitos de monitoramento de vibração industrial:
1. Desempenho de medição de alta precisão
O dispositivo oferece alta sensibilidade de 100 pC/g, permitindo a detecção de pequenos sinais de vibração. Excelente linearidade: ±1% na faixa de 0,01 a 20 g e ±2% na faixa de 20 a 400 g. A sensibilidade transversal inferior a 3% garante a precisão das vibrações na direção da medição primária.
2. Adaptabilidade Ambiental Extrema
Faixa de temperatura operacional extremamente ampla: -55 a +260°C para o sensor, -55 a +200°C para o cabo integral. As temperaturas de sobrevivência a curto prazo são ainda mais altas: até -70 a +280°C para o sensor e -62 a +250°C para o cabo. Esta faixa de temperatura cobre a grande maioria dos cenários de aplicação industrial.
3. Construção mecânica robusta
A carcaça de aço inoxidável austenítico oferece excelente resistência mecânica e resistência à corrosão. A estrutura hermeticamente soldada garante um desempenho completo à prova de vazamentos, resistindo à erosão causada por vários fatores ambientais adversos. O dispositivo pode suportar aceleração de choque de até 1000 g de pico (meio senoidal, duração de 1 ms).
4. Opções flexíveis de instalação
Quatro opções de comprimento de cabo: 3 metros, 6 metros, 11 metros e 20 metros, atendendo a diferentes requisitos de distância de instalação. Furos de montagem M6 padrão com arruelas de pressão M4, torque de montagem de 15 N·m. Não é necessária superfície de montagem com isolamento elétrico adicional.
5. Suporte abrangente de certificação
Múltiplas certificações internacionais: marcação CE, marcação EAC, ATEX, IECEx, cCSAus, etc. Cumpre as normas de compatibilidade eletromagnética EN 61000-6-2/4 e as normas de segurança elétrica EN 61010-1. Atende aos requisitos ambientais RoHS.
6. Fácil integração e manutenção
A saída diferencial e o design de isolamento interno simplificam a integração do sistema. A estrutura integral do cabo aumenta a confiabilidade e reduz as necessidades de manutenção. Kit adaptador de montagem MA133 disponível, incluindo base de isolamento térmico Micaver (mica-vidro) para requisitos especiais de instalação.
Resumo das especificações técnicas
| do item |
Especificação |
| Sensibilidade |
100 pC/g ±5% |
| Resposta de frequência |
0,5 a 6.000 Hz (±5%) |
| Faixa Dinâmica |
0,01 a 400 g de pico |
| Capacidade de sobrecarga |
500 g de pico |
| Temperatura operacional |
-55 a +260°C (sensor) |
| Frequência Ressonante |
>22kHz |
| Linearidade |
±1% (0,01-20g), ±2% (20-400g) |
| Classificação de proteção |
Hermeticamente selado |
| Peso |
Aprox. 250g (sensor) |
Áreas de aplicação
O acelerômetro piezoelétrico CA202 é amplamente utilizado nos seguintes campos:
Monitoramento de Máquinas Industriais: Monitoramento de vibração de grandes máquinas rotativas, como turbinas, compressores e bombas
Setor de Energia: Monitoramento de condições e diagnóstico de falhas de equipamentos de usinas de energia
Indústria Petroquímica: Monitoramento de vibrações de equipamentos em ambientes potencialmente explosivos
Aeroespacial: Teste de vibração de motores e equipamentos auxiliares
Indústria Pesada: Manutenção preditiva de equipamentos metalúrgicos e de mineração
