اندازه گیری شتاب

[hamidbadami]

سلام به همه

توجه به این نکته ضروری است که پاسخ فرکانسی شتاب سنجها تحت تأثیر نحوه نصب آنها قرار می گیرد. توضیح اینکه روشهای مختلف نصب منجر به تغییر فرکانس رزونانس این نوع از سنسورها می شود و بطور کلی هر چه اتصال سنسور به محل اندازه گیری محکم تر (سفت تر) باشد، فرکانس رزونانس آن بالاتر خواهد بود. لازم به ذکر است که محدوده خطی پاسخ فرکانسی (یعنی محدوده مناسب به عنوان فرکانس کاری)، از حداقل فرکانس قابل تشخیص توسط سنسور تا حدود نصف فرکانس تشدید می باشد. مثلاً برای شتاب سنجی که در اتصال به کمک پیچ stud، فرکانس تشدید آن 50KHz است، حداکثر فرکانس کاری آن 25KHz توصیه می شود.

شکل زیر برخی از روشهای رایج نصب شتاب سنج و پاسخ فرکانسی مربوطه را نشان می دهد:





پاسخ فرکانسی روشهای مختلف نصب شتاب سنج





روشهای رایج عبارتند از:


1- استفاده از پیچ stud

2- استفاده از چسبهای مخصوص

3- استفاده از پیچ و ساپورت (pad)

(توضیح: ابتدا ساپورت را که قبلاً سوراخ و قلاویزکاری شده به کمک چسب بر روی محل اندازه گیری می چسبانیم و سپس سنسور را به کمک stud بر روی آن نصب می کنیم.)

4- استفاده از مگنت معمولی یا dual rail

5- استفاده از پروب



همانطور که مشخص است بالاترین پاسخ فرکانسی مربوط به نصب به کمک پیچ stud و کمترین آن مربوط به اندازه گیری با فشار دست و به کمک پروب می باشد.

منبع:www.ha-micro.ir

[hamidbadami]

معیارهای انتخاب سنسور ارتعاش سنجی مناسب

این موضوع را می توان به سه بخش تقسیم کرد:

1- چه نوع سنسوری انتخاب کنیم؟ (شتاب سنج، سرعت سنج و یا جابجایی سنج)

2- مشخصات مناسب برای سنسور مورد نظر چیست؟ برای مثال چگونه یک شتاب سنج مناسب را از میان شتاب سنجهای موجود در بازار انتخاب کنیم؟

3- قیمت سنسور





موضوع سوم یعنی قیمت نیاز به توضیح زیادی ندارد و تنها باید بودجه موجود برای کاربرد مورد نظر را مد نظر داشت. برای پاسخ به سوال اول، لازم است که اطلاعاتی راجع به مزایا و معایب انواع سنسورها در مقایسه با یکدیگر داشته باشیم که پیش از این درباره آن صحبت شد و نیز این موضوع را مد نظر قرار دهیم که سنسور را برای چه کاربردی می خواهیم استفاده کنیم. یک موضوع مهم دیگر این است که اصولاً برای کاربرد مورد نظر (مثلاً عیب یابی یک موتور الکتریکی با سرعت کاری بالا یا سرعت کاری پایین، یاتاقان ژورنال یا یاتاقان غلتشی و ... )، چه پارامتری از ارتعاشات (جابجایی، سرعت و یا شتاب) مناسب تر است؟ درباره این موضوع بعداً مطالب بیشتری را خواهید خواند.



و اما پاسخ به سوال دوم؛

مشخصاتی که درباره هر سنسور ارتعاش سنجی باید بدانیم:


_ جهات اندازه گیری

_چگونگی اتصال کابل به سنسور

_ روش نصب سنسور

_اندازه و ابعاد

_وزن

_پاسخ فرکانسی

_روشهای نصب و حساسیت به نحوه نصب

_تأثیر پذیری از محیط کاری (دما، رطوبت، ...)

_حساسیت اندازه گیری

_رنج دینامیکی

_ بازه اندازه گیری

اصولاً این اطلاعات در data sheet هر سنسور گنجانده می شوند. درباره موضوع جهات اندازه گیری باید گفت که اغلب سنسورها فقط در یک جهت ارتعاشات را حس می کنند، اما در حال حاضر انواعی از شتاب سنج در بازار موجود است که همزمان ارتعاشات را در سه جهت اندازه گیری می کنند.

چگونگی اتصال کابل به سنسور (دو نوع رایج عبارتند از side connector و top connector)، روش نصب و نیز اندازه سنسور با توجه به کاربرد مدنظر و فضای در دسترس تعیین می شود؛ مثلاً ممکن است در برخی از کاربردها نیاز به یک سنسور با اندازه کوچک داشته باشیم و یا در برخی کاربردها ارتفاع سنسور اهمیت داشته باشد. وزن سنسور نیز ممکن است در برخی مواقع فاکتور مهمی به شمار رود.

درباره پاسخ فرکانسی سنسور باید گفت که سنسورها نیز مانند هر مدار الکترونیکی دیگر، دارای فرکانس تشدید یا رزونانس هستند که در مورد شتاب سنجها این فرکانس در محدوده بالا (مثلاً حدود 40 تا 50 کیلوهرتز) قرار می گیرد. به طور کلی رفتار دینامیکی سنسور در یک محدوده فرکانسی گسترده، در منحنی پاسخ فرکانسی آن قابل مشاهده است که نمونه ای از این منحنی ها را برای یک شتاب سنج در زیر می بینید (مربوط به شتاب سنج AS-065 از محصولات شرکت B&K) :



درباره نصب شتاب سنجها و تأثیری که این موضوع بر روی پاسخ فرکانسی آنها می گذارد بعداً مطالبی را خواهید خواند. منظور از حساسیت اندازه گیری، این است که به ازای یک ورودی مشخص (مثلاً ارتعاشاتی معادل 10 mm/s ، سنسور چه مقدار بار الکتریکی (بر حسب کولومب یا میلی ولت) تولید خواهد کرد. مقدار حساسیت سنسورها معمولاً بر حسب "میلی ولت تقسیم بر واحد اندازه گیری" بیان می شود. مثلاً حساسیت اغلب شتاب سنجهای معمولی 100 mV/g می باشد.

منظور از رنج دینامیکی تفاوت میان حداکثر و حداقل دامنه ای است که سنسور قادر به دریافت آن است و معمولاً بر حسب dB بیان می شود. همچنین بازه اندازه گیری، بیانگر محدوده حداقل و حداکثری از واحد اندازه گیری است که سنسور مربوطه می تواند دریافت کند.



منبع:www.ha-micro.ir

[hamidbadami]

آشنایی با سنسورهای جابجایی سنج

سنسورهای جابجایی سنج یا ادی کارنت (eddy current probe)، ارتعاش نسبی شفت به هوزینگ را اندازه گیری می کنند، برخلاف سنسورهای شتاب سنج و سرعت سنج که ارتعاشات مطلق را به دست می دهند.

شماتیک ساختار این سنسورها را در شکل زیر می بینید:










سنسورهای جابجایی سسنج



این نوع از سنسورها معمولاً با فاصله مشخصی از روتور که گپ نامیده می شود و بر روی یاتاقان (یا هر قسمت ثابت دیگر) نصب می شوند.

همانطور که در شکل مشاهده می کنید اجزاء اصلی سیستم اندازه گیری جابجایی عبارتند از: واحد مدولاتور/دمودولاتور (که به آن کانورتور نیز می گویند)، کابل ارتباطی، بدنه اصلی سنسور و منبع تغذیه که تغذیه کل مجموعه را تأمین می کند و معمولاً ولتاژی برابر با -24V DC دارد. اصول کارکرد این سنسورها از این قرار است که کانورتور جریان AC با فرکانس بالا را بر روی ولتاژ DC سوار کرده (مدولاسیون) و با ارسال آن به سنسور، منجر به ایجاد میدان مغناطیسی در فاصله میان سنسور و روتور (شفت) می شود. حرکت روتور منجر به برهم خوردن این میدان شده و این خود، تغییر مشخصات جریان AC متناسب با این حرکت را در پی خواهد داشت. سپس کانورتور به کمک یک فیلتر (Low Pass Filter)، مولفه فرکانس بالا را از جریان AC برگشتی، جدا کرده و آن را به عنوان سیگنال اصلی ایجاد شده بواسطه حرکت روتور (ارتعاش)، به دستگاه های آنالایزر ارسال می کند.

گپ بین سنسور و شفت بین 0.5 تا 2.5 mm و ولتاژ متناظر با آن بین -4 تا -20V قابل تغیییر است.


منبع:www.ha-micro.ir

[hamidbadami]

آشنایی با سنسورهای سرعت سنج

انواع مختلفی از سنسورهای سرعت سنج در بازار وجود دارد که رایج ترین نوع آنها، سنسورهای الکترودینامیکی هستند. شماتیک ساختار این نوع از سنسورها را در شکل زیر می بینید. همانطور که در شکل پیداست، اجزاء سنسور عبارتند از: بدنه اصلی، سیم پیچ، دمپر، وزنه، فنر و آهنربای دائم. اصول کار بدین صورت است که بدنه سنسور و آهن ربای متصل به آن بر اثر ارتعاش حرکت کرده اما سیم پیچ که توسط فنر و دمپر معلق نگهداشته شده است، ثابت می ماند. لذا بواسطه حرکت نسبی ایجاد شده بین آهنربای متصل به بدنه سنسور و سیم پیچ، ولتاژی متناسب با سرعت حرکت در سیم پیچ القا می شود.




سنسور سرعت سنج الکترودینامیکی



نوع دیگری از سنسورهای سرعت سنج موجود در بازار، سنسورهای پیزوالکتریک هستند که در واقع شتاب سنج بوده و یک مدار انتگرال گیر در داخل آنها تعبیه شده تا خروجی آن مستقیماً سرعت ارتعاشات باشد.


منبع:www.ha-micro.ir

[hamidbadami]

آشنایی با سنسورهای شتاب سنج

همانگونه که در شکل زیر مشاهده می کنید، شتاب سنجها در انواع مختلف و اندازه های گوناگون ساخته می شوند:



سه نوع شتاب سنج رایج وجود دارد که عبارتند از:


_شتاب سنجهای پیزو الکتریک (Piezoelectric)

_شتاب سنجهای پیزو رزیستیو (Piezoresistive)

_شتاب سنجهای خازنی (Capacitive)



شتاب سنجهای پیزوالکتریک رایج تر هستند و از نظر نحوه تأثیر پذیری از ارتعاش و تولید سیگنال الکتریکی، در 2 نوع دسته بندی می شوند: نوع فشاری (Compression type) و نوع برشی (Shear Type). المان اصلی این نوع از شتاب سنجها از مواد پیزوالکتریک مثل کوارتز و یا انواع خاصی از سرامیک ساخته می شود. این مواد بر اثر تحریک شدن، سیگنال الکتریکی تولید می کنند. شماتیک ساختمان این نوع از سنسورها را در شکل زیر می بینید:



همانطور که در شکل پیداست، اجزاء اصلی عبارتند از: یک وزنه، ماده کریستال (پیزوالکتریک)، یک فنر برای پیش بارگذاری، تقویت کننده و پایه. این نوع پیکربندی به گونه ای است که نیروی وارد بر ماده پیزوالکتریک و در نتیجه سیگنال الکتریکی تولید شده توسط آن، متناسب با شتابی است که بر پایه (base) وارد می شود. از آنجاییکه سیگنال ایجاد شده معمولاً ضعیف است، از یک مدار داخلی برای تقویت سیگنال استفاده می شود. نهایتاً خروجی سنسور از طریق کابلهای مناسب به ابزارهای پردازش سیگنال هدایت می شود.

منبع:www.ha-micro.ir