Пьезоэлектрический акселерометр CA901 — это высокопроизводительное устройство мониторинга вибрации, разработанное VM для применения в экстремальных условиях. В этом продукте используются передовые монокристаллические пьезоэлектрические материалы и технологии, обеспечивающие исключительную температурную адаптацию и надежность, способные стабильно работать в экстремальном температурном диапазоне от -186°C до +700°C. CA901 особенно подходит для требовательных промышленных секторов, таких как атомные электростанции, аэрокосмическая и нефтехимическая промышленность, удовлетворяя требованиям мониторинга вибрации в различных суровых условиях.
В этом акселерометре используется конструкция режима сжатия, оснащенная встроенным кабелем с минеральной изоляцией, обеспечивающая превосходные электрические изоляционные характеристики и механическую долговечность. Продукт соответствует стандартам NRC Guide 1.133, IEEE 323-1974 и сертифицирован в соответствии с DIN 25.475.1, а также получил сертификат взрывозащиты для безопасного использования в потенциально взрывоопасных средах. Его компактная конструкция и прочный материал корпуса позволяют ему выдерживать экстремальные условия, включая высокое давление и высокую радиацию.
CA901 предлагает диапазон частот от 3 Гц до 2800 Гц и чувствительность 10 пКл/г, что позволяет точно улавливать различные сигналы механической вибрации. Будь то долгосрочный онлайн-мониторинг или испытания при разработке, это устройство может предоставить надежные и точные данные измерений, служащие важным доказательством для мониторинга состояния оборудования и диагностики неисправностей.
Принцип работы
Пьезоэлектрический акселерометр CA901 работает на основе принципа пьезоэлектрического эффекта, сочетающего в себе множество сложных технических аспектов. Рабочий механизм можно детально проработать с помощью следующих аспектов:
1. Пьезоэлектрический эффект и характеристики монокристаллического материала.
В ядре устройства использован монокристаллический пьезоэлектрический материал типа VC2, который обеспечивает превосходные пьезоэлектрические свойства и температурную стабильность. Когда акселерометр испытывает механическую вибрацию, масса оказывает сжимающее усилие на пьезоэлектрический кристалл. Согласно принципу прямого пьезоэлектрического эффекта, внутри кристалла возникает электрическая поляризация, структура решетки деформируется, вызывая смещение центров заряда, тем самым генерируя сигналы заряда, пропорциональные приложенной силе на поверхности кристалла. Монокристаллические материалы по сравнению с поликристаллическими материалами обладают более высокими пьезоэлектрическими константами и лучшей температурной стабильностью, сохраняя стабильную выходную чувствительность в условиях экстремальных температур.
Особая структура решетки монокристаллического материала VC2 позволяет ему сохранять стабильные пьезоэлектрические характеристики в высокотемпературных средах, при этом его температура Кюри значительно превышает температуру обычных пьезоэлектрических материалов, что является ключом к достижению работы при высоких температурах +700°C. Ориентация кристалла оптимально разработана для максимизации пьезоэлектрического коэффициента при минимизации температурного коэффициента, обеспечивая стабильную производительность во всем диапазоне рабочих температур.
2. Конструкция режима сжатия и механическая конструкция.
Используя конструкцию режима сжатия, пьезоэлектрический элемент предварительно загружается между основанием и массой, образуя стабильную механическую структуру. Такая конструкция обеспечивает высокую жесткость, обеспечивая датчику высокую резонансную частоту (> 17 кГц), гарантируя ровный отклик в широком диапазоне частот. Режим сжатия обеспечивает лучшие характеристики при высоких температурах по сравнению с режимом сдвига, что делает его более подходящим для применения в условиях экстремальных температур.
Механическая конструкция имеет симметричную конструкцию, чтобы уменьшить ошибки измерения, вызванные тепловым напряжением. В корпусе использован сплав Inconel 600, обеспечивающий превосходную жаропрочность и устойчивость к коррозии. Общая структура оптимизирована посредством анализа методом конечных элементов для поддержания стабильных механических характеристик во время термоциклирования и предотвращения дрейфа производительности из-за несоответствия коэффициента теплового расширения.
3. Механизм генерации и передачи сигналов.
Устройство генерирует выходные сигналы заряда с чувствительностью 10 пКл/г±5%. Режим вывода заряда имеет то преимущество, что на него не влияет емкость кабеля, что особенно подходит для передачи сигнала на большие расстояния. Внутренняя емкость датчика составляет 80 пФ (между полюсами) и 18 пФ (между полюсом и корпусом), а емкость кабеля — 200 пФ/м (между полюсами) и 300 пФ/м (между полюсом и корпусом).
Сигналы заряда передаются по кабелю с минеральной изоляцией, в котором используется изоляция из оксида магния и оболочка из нержавеющей стали, что обеспечивает превосходные высокотемпературные характеристики и механическую прочность. Кабель подключается к датчику с помощью герметичной сварки, образуя полностью герметичную конструкцию, предотвращающую проникновение влаги и загрязнений. Такая конструкция обеспечивает долговременную надежность в экстремальных условиях.
4. Температурная компенсация и контроль стабильности.
Монокристаллический материал VC2 имеет чрезвычайно низкий температурный коэффициент, сохраняя стабильную чувствительность в диапазоне рабочих температур от -54°С до +650°С. Специальное направление резки кристаллов и конструкция электродов дополнительно улучшают температурные характеристики, уменьшая влияние изменений температуры на точность измерений.
В устройстве используется термически симметричная конструкция, позволяющая минимизировать влияние температурных градиентов на измерения. При выборе материала корпуса учитывается тепловое расширение, чтобы избежать изменений производительности, вызванных термическим напряжением. Эти конструктивные особенности в совокупности обеспечивают стабильность измерений в условиях экстремальных температур.
5. Защита окружающей среды и технология герметизации.
В датчике используется технология герметичной сварки, при этом корпус полностью герметичен для защиты от влаги, химической коррозии и радиационного воздействия. Материал корпуса Inconel 600 обеспечивает превосходную коррозионную стойкость и подходит для различных суровых промышленных условий.
Кабель с минеральной изоляцией обеспечивает не только электрическую изоляцию, но и механическую защиту. Оболочка кабеля из нержавеющей стали выдерживает давление 140 бар (при 23°C) и 80 бар (при 300°C), обеспечивая надежную работу в условиях высокого давления.
6. Взрывозащищенная конструкция безопасности.
Устройство сертифицировано по результатам проверки типа ЕС (LCIE 08 ATEX 6017 X II 1 G) и соответствует требованиям использования для опасных зон 0/1/2. Благодаря искробезопасной конструкции (Ex ia) искры зажигания предотвращаются в условиях неисправности за счет ограничения энергии цепи.
Меры защиты включают схемы ограничения энергии и барьеры безопасности, обеспечивающие соблюдение требований взрывозащиты при любых условиях эксплуатации. Такая конструкция обеспечивает безопасное применение в потенциально взрывоопасных средах.
7. Проектирование радиационной стойкости
Монокристаллический материал VC2 обладает превосходной радиационной стабильностью, способен без каких-либо последствий выдерживать поток γ-излучения 10^11 эрг/г и поток нейтронного излучения 10^18 н/см^2. Радиационная стойкость делает его особенно подходящим для применения в радиационных средах, таких как атомные электростанции.
Выбор материала и проектирование конструкции учитывают долговременную стабильность в радиационной среде, обеспечивая надежную работу в радиационных условиях.
Функции
Пьезоэлектрический акселерометр CA901 предлагает множество выдающихся функций для удовлетворения потребностей в мониторинге вибрации в экстремальных условиях:
1. Адаптивность к экстремальным температурам
Чрезвычайно широкий диапазон рабочих температур: непрерывная работа от -54°C до +650°C, экстремальные условия от -196°C до +700°C. Этот температурный диапазон охватывает большинство экстремальных промышленных условий, включая сценарии криогенного и высокотемпературного применения.
2. Высокоточные измерения.
Обеспечивает чувствительность 10 пКл/г, динамический диапазон измерения от 0,001 г до пика 200 г. Превосходная линейность, достигающая ±1% во всем динамическом диапазоне. Поперечная чувствительность менее 5%, что обеспечивает точность измерений.
3. Отличная экологическая стойкость
Корпус из Inconel 600 обеспечивает превосходную коррозионную стойкость, а герметичная конструкция защищает от влаги и загрязнений. Выдерживает рабочее давление 140 бар, отвечая требованиям применения в условиях высокого давления.
4. Сильная радиационная стойкость
Может выдерживать высокие дозы γ-излучения и нейтронного излучения, подходит для использования в радиационных средах, таких как атомные электростанции. Выбор материалов и конструкция конструкции оптимизированы для обеспечения долгосрочной стабильности в условиях радиации.
5. Комплексная сертификация безопасности
Сертифицирован по множеству международных стандартов: NRC Guide 1.133, IEEE 323-1974, DIN 25.475.1 и сертификат взрывозащиты ATEX. Отвечает требованиям различных строгих промышленных стандартов.
6. Гибкие возможности конфигурации
Предлагает несколько вариантов длины кабеля: 3,5 метра, 5 метров, 8 метров, 12,5 метра, оснащенных разъемами Lemo или высокотемпературными разъемами. Доступны стандартные и взрывозащищенные версии для удовлетворения различных потребностей применения.
Краткое описание технических характеристик
| товара |
Спецификация |
| Чувствительность |
10 пК/г ±5% |
| Частотная характеристика |
от 3 до 2800 Гц (±5%) |
| Динамический диапазон |
пик от 0,001 до 200 г |
| Рабочая температура |
От -54°C до +650°C (постоянно) |
| Резонансная частота |
>17 кГц |
| Линейность |
±1% (полная шкала) |
| Рейтинг защиты |
Герметично запечатанный |
| Сертификация взрывозащиты |
Ex ia IIC T6 до T710 |
Области применения
Пьезоэлектрический акселерометр CA901 в основном используется в следующих областях:
Атомные электростанции: вибрационный мониторинг внутреннего и периферийного оборудования реакторов
Аэрокосмическая промышленность: вибрационные испытания двигателей и высокотемпературных компонентов.
Нефтехимическая промышленность: Мониторинг состояния оборудования в условиях высоких температур и высокого давления.
Энергетика: Мониторинг вибрации газовых и паровых турбин
Области исследований: исследования материалов и поведения в экстремальных условиях.
