Датчики

Акселерометры и датчики виброскорости

Предметом дальнейшего рассмотрения будут датчики вибрации, которые представляют собой пьезоэлектрические акселерометры, причем акселерометры низкой частоты с внутренней интегрирующей цепочкой. Функционируют они как датчики виброскорости.

Виброскорость и виброускорение
Основой конструкции вибропреобразователя является пьезоэлектрическая пластина, жестко закрепленная на массивном корпусе, который подвергается вибровоздействию.
На открытую поверхность пьезоэлектрического элемента навешивается так называемая сейсмическая масса, создающая на пьезоэлектрической пластине усилие, противоположное внешнему вибровоздействию.
Эти противоположные усилия деформируют пьезоэлектрик, на поверхности которого при этом, в результате пьезоэлектрического эффекта появляется разность потенциалов, которая пропорциональна силе деформации, а соответственно и величине ускорения.
Сигнал от пьезоэлектрического элемента формируется встроенной электроникой, которой укомплектованы датчики и передается на внешний выход уже в отмасштабированном варианте: 100 мВ/g — в акселерометрах, 100 мВ/мм/с — в датчиках виброскорости.
В связи с тем, что датчики обладают различной чувствительностью на различных частотах вибрации, вопрос о факторах, ставших причиной этих различий, выносится на передний план. Если говорить об акселерометрах, то таким фактором являются параметры его сейсмической массы, увеличение которой влияет на его чувствительность по высокочастотной вибрации, но повышает эффективность контроля на низкой частоте, что обусловлено основополагающим соотношением массы и ускорения в классической механике.

Повышение чувствительности встроенной электроники, в сочетании с применением малошумящего низкочастотного усилителя, также ограничивает высокочастотную границу виброконтроля, но позволяет осуществлять мониторинг на инфранизких частотах (0,1—1,0 Гц).
Такая схема используется в датчиках сейсмической активности для регистрации слабых воздействий виброускорений (величиной от 10 до 5 g).

Определяющим фактором чувствительности датчика является характеристика пьезоэлектрика (параметры пьезоэффекта) — его способность продуцировать заряды при деформации, связанной с механическим воздействием сейсмической массы.
Так, величина пьезоэффекта для кварца составляет 2,2 pc/N (pc/N — пикокулон/ньютон), а ниобата лития — 21 pc/N, что на 1—2 порядка меньше этого параметра для пьезоэлектрической керамики PZT на основе циркония и титана, которая используется сегодня во всем мире в преобладающих объемах датчиков вибрации.

Компания ЛАНФОР предлагает купить вибропреобразователи по лучшей цене.
В нашей номенклатуре представлены широкий перечень датчиков виброскорости.