Introducción a los acelerómetros piezoeléctricos
La introducción a los acelerómetros piezoeléctricos es el tema de este artículo..
introducción
El acelerómetro es un dispositivo utilizado para la vibraciones de medición El acelerómetro es un dispositivo utilizado para la. Pueden trabajar a partir de una variedad de efectos físicos y son capaces de medir una amplia gama de valores de aceleración., Logotipo que tiene una gama muy amplia de aplicaciones.. Estos dispositivos son ampliamente utilizados en sistemas de posicionamiento., sensores de inclinación, así como sensores de vibración y golpes o conectados a analizadores de vibración. En nuestra vida diaria estamos rodeados de acelerómetros, Siendo bien conocidas las aplicaciones la orientación de las pantallas de los teléfonos móviles que se ajustan según el ángulo que hacen en relación a la aceleración de la gravedad o los sensores de disparo de “bolsas de aire” de carros.
Existen numerosos tipos de acelerómetros que utilizan diferentes tipos de efectos físicos para medir la aceleración..
El más utilizado para el mantenimiento predictivo en vibraçõe análisiss, son acelerómetros piezoeléctricos y se discutirán aquí.
Definición de piezoelectricidad
UNA Piezoelectricidad Consiste en la capacidad de algunos materiales. (a saber, cristales y algunas cerámicas) para generar un potencial eléctrico en respuesta a la aplicación de una fuerza mecánica.. Esto puede tomar la forma de una carga eléctrica en la matriz cristalina.. Si el material no está cortocircuitado, la carga eléctrica induce un voltaje en el material.
Introducción a los acelerómetros piezoeléctricos – El transductor piezoeléctrico
El elemento activo de todos los dispositivos piezoeléctricos es un elemento de material piezoeléctrico. Hay muchas soluciones de construcción de sensores diferentes basadas en diferentes cristales y materiales..
Los tipos de acondicionamiento de sensores piezoeléctricos que se utilizan en la actualidad son:
- Modo de voltaje (con varios nombres comerciales. yeguas, LIVM, ICP, Piezotron, Isotron) donde hay componentes electrónicos montados en el propio transductor;
- Modo Carga que están conectados a un amplificador de carga externo
Cada uno tiene sus ventajas y desventajas, que se discutirán a continuación..
Porque utilizamos sensores piezoelétricos?
Las razones por las que utilizamos acelerómetros piezoeléctricos son las siguientes.:
- dimensión reducida
- luz
- con dos alambres (yeguas)
- gran rango dinámico
- amplio rango de temperatura
- amplio rango de frecuencia
- muy poco ruido
- Acondicionamiento de señal simple
- implementación económica
- Evaluación de la integridad estructural
Soluciones de construcción para sensores piezoeléctricos con electrónica integrada (modo de voltaje)
Las principales soluciones constructivas para acelerómetros piezoeléctricos son las siguientes:
| Característica | ||
| Electrónica integrada | Sí No es necesario acondicionar la señal; mas economico. Límite superior de temperatura impuesto por la electrónica incluida (Ejemplo típico: 120 ºC) Muchos equipos de medición modernos incluyen una fuente de alimentación IEPE. | No puede soportar temperaturas más altas. |
| Material piezoeltrico | Cuarzo | Cerámico. más sensible |
| Conjunto de sensor piezoeléctrico | a la compresión | Al cortar Menos sensible a la deformación de la base. |
El sensor con material piezoeléctrico se puede montar por compresión o cortando como se muestra a continuación. El montaje en el corte tiene la ventaja de ser menos sensible a las deformaciones de la base del acelerómetro..
Características de entrada / salida de los sensores en modo voltaje (yeguas)
Las principales características de los acelerómetros IEPE son las siguientes.
Entrada: 18 - 24 Voltios DC, 2-20corriente constante mA; Los valores de entrada distintos a los mencionados pueden dañar el sensor.
Salida: voltaje proporcional a la aceleración o vibración
Nota: El sensor de modo de voltaje o IEPEE es un dispositivo de dos cables. (señal / potencia y tierra)
Introducción a los acelerómetros piezoeléctricos – Sistema IEPE típico
Todos los analizadores de vibraciones modernos funcionan para este tipo de acelerómetro.
Niveles de voltaje BIAS en sistemas IEPE típicos
Introducción a la figura de acelerómetros piezoeléctricos 1 – Respuesta de frecuencia de acelerómetros piezoeléctricos IEPE
La respuesta de baja frecuencia está controlada por la constante de tiempo de descarga (DTC)
- Ajustado de fábrica y no se puede cambiar.
- Se puede cambiar en la fabricación..
La respuesta de alta frecuencia es una función de la frecuencia de resonancia. (natural) hacer sensor.
Los filtros en el sensor o el acondicionamiento de la señal también pueden afectar la respuesta de frecuencia del sensor..
- Los sensores de alta sensibilidad suelen tener una frecuencia de resonancia baja..
- Los sensores de baja sensibilidad suelen tener una alta frecuencia de resonancia..
Descarga constante de tiempo (DTC)
Constante de tiempo de descarga: tiempo necesario para el voltaje de salida del sensor, para descargar a 37% de su valor original, en respuesta a un ascenso abrupto, al paso, de aceleración de entrada.
- Determina la respuesta de baja frecuencia del sensor.
- La respuesta de baja frecuencia es aproximadamente igual a:
Punto -3dB = .16 / DTC
Punto -5% = Punto -3dB x 3
Soluciones de construcción para sensores piezoeléctricos sin electrónica integrada (modo carga)
Las soluciones constructivas para sensores piezoeléctricos sin electrónica integrada son las siguientes (modo carga).
- Se conectan a un amplificador de carga que convierte la señal del acelerómetro en voltios.
- Generalmente con sensor cerámico
- No incluye electrónica
- Apto para altas temperaturas, como monitorear turbinas de gas (por ejemplo hasta 700 ° C)
- Acondicionamiento de señal caro
- Cables de bajo ruido necesarios para la mayoría de las aplicaciones
- Los amplificadores de carga suelen ser más difíciles de usar (ex.: ajuste de sensibilidad, etcétera)
A continuación puede ver el acelerómetro CA901 de alta temperatura, que funciona hasta 700ºC..
Introducción a los acelerómetros piezoeléctricos – Montaje del acelerómetro
La forma de configurar un acelerómetro es muy importante porque puede influir en su respuesta de frecuencia..
Tipos de montaje
- Montar con pierna
- Respuesta de frecuencia óptima
- Adaptador pegado con cola epoxi, sensor montado en la pierna
- buena respuesta de frecuencia
- Base magnética
- Cómodo, respuesta de frecuencia limitada
- Base magnética en adaptador pegada con cola epoxi
- El mejor método de montaje con base magnética
gama dinámica
Rango de niveles que puede medir el acelerómetro, que se puede expresar de diferentes formas
La escala completa de los sensores IEPE es típicamente una señal de salida de ± 5 voltios
