Inleiding tot ^ICP® versnellingsmeters

Een ^ICP® versnellingsmeter is een sensor die een elektrisch uitgangssignaal genereert dat evenredig is met de toegepaste versnelling. ^ICP® versnellingsmeters zijn ontworpen om trillingen en schokken te meten voor een groot aantal toepassingen. Ze zijn eenvoudig te gebruiken en nauwkeurig over een breed frequentiebereik, waardoor ze de aanbevolen keuze zijn voor veel testsituaties.

^ICP® is een gedeponeerd ^PCB® handelsmerk dat staat voor "Integrated Circuit Piezoelectric" en identificeert sensoren met ingebouwde micro-elektronica. De elektronica zet een ladingssignaal met hoge impedantie, gegenereerd door een piëzo-elektrisch sensorelement, om in een bruikbaar spanningssignaal met lage impedantie dat gemakkelijk via gewone tweedraads- of coaxkabels naar een gegevensverzamelsysteem of uitleesapparaat kan worden verzonden.

Er worden verschillende mechanische ontwerpen gebruikt om de transductie uit te voeren die nodig is voor ^ICP® versnellingsmeters. De ontwerpen bestaan uit sensorkristallen die aan een seismische massa zijn bevestigd. Een voorspanring of -bout oefent kracht uit op de assemblage van het sensorelement om een stijve structuur te maken en lineair gedrag te verzekeren. Onder versnelling veroorzaakt de seismische massa spanning op de sensorkristallen wat resulteert in een proportionele elektrische output. De output wordt verzameld op elektroden en doorgegeven via draden die verbonden zijn met de micro-elektronische circuits in ^ICP® versnellingsmeters.

Alle ^{PCB® ICP®} versnellingsmeters hebben stroom nodig van een constante DC spanningsbron. ^PCB® biedt verschillende types ^ICP® signaalconditioners die 2 tot 20 mA stroom leveren bij een DC spanningsniveau van +18 tot +30 volt. Probeer ^ICP® sensoren niet te voeden met in de handel verkrijgbare voedingen. De ongeregelde stroom zal de interne elektronica beschadigen en vernietigen.

Sommige gegevensverzamelsystemen bevatten ^ICP® -voeding. In dit geval is geen aparte signaalconditioner nodig.

Het DC-biasniveau (inschakelspanning) van de versnellingsopnemer ligt meestal tussen +8 en +12 volt. De gemeten DC-biaspanning wordt gecontroleerd tijdens de kalibratie en vermeld op het kalibratieblad. Meer informatie over het voeden van ^ICP® versnellingsmeters vindt u hier.

De meeste ^ICP® versnellingsmeters hebben een volledige schaaluitgangsspanning van ±5 volt. De uitgang is direct gerelateerd aan het meetbereik en de gevoeligheid van de versnellingsmeter. De voorbeelden 1 en 2 illustreren dit:

Voorbeeld1

352C33 heeft een gevoeligheid van 100 mV/g en een bereik van ±50 gpiek.
50 g X 100 mV/g = 5000 mV = 5 volt

Voorbeeld2

353B04 heeft een gevoeligheid van 10 mV/g en een bereik van ±500 g's piek.
500 g X 10 mV/g = 5000 mV = 5 volt

De gevoeligheid van de versnellingsmeter blijft lineair vanaf ingangen met kleine schaal tot volledige schaal. Dit wordt geïllustreerd in figuur 4.

Afbeelding 4: Amplitudereliniariteit van model 353B03 (tot 500 g volle schaalbereik)

^ICP® versnellingsmeters zijn AC-gekoppelde apparaten en meten of reageren niet op uniforme versnelling (ook bekend als statische of DC-versnelling). De interne capaciteits- en weerstandswaarden van de versnellingsmeter bepalen de ontladingstijdconstante (DTC) en de respons bij lage frequentie. Als er een uniforme versnelling wordt toegepast, neemt het uitgangssignaal af volgens de DTC. Het uitgangssignaal ontlaadt zich volledig na vijf ontlaadtijdconstanten. Meer informatie over de laagfrequente respons van ^ICP® versnellingsmeters vindt u hier.

Elke ^ICP® versnellingsmeter heeft een natuurlijke frequentie die het meetfrequentiebereik tot een bepaalde bovengrens beperkt. De natuurlijke frequentie (resonantie) is een mechanische eigenschap die aan de versnellingsmeter wordt opgelegd door zijn fysieke ontwerpkenmerken. De gevoeligheid neemt snel toe naarmate de natuurlijke frequentie nadert, wat vaak kan resulteren in een overbelasting van de signaaluitvoer. Een voorbeeld van resonantie is afgebeeld in figuur 5.

Afbeelding 5: ^ICP® -versnellingsmeter bij resonantie

Het is belangrijk op te merken dat montage een rol speelt bij het verkrijgen van nauwkeurige hoogfrequente metingen. Raadpleeg installatietekeningen en producthandleidingen voor de juiste montagetechnieken van specifieke modellen. Aanvullende informatie over de hoogfrequente respons en montage van versnellingsmeters vindt u hier. Meer informatie over de hoogfrequente respons van ^ICP® versnellingsmeters vindt u hier.

^PCB® levert een kalibratiecertificaat bij elke ^ICP® accelerometer. Dit certificaat documenteert de kenmerken van elke versnellingsmeter en geeft exacte waarden voor verschillende belangrijke specificaties. Een voorbeeld van een kalibratiecertificaat is afgebeeld in Afbeelding 6.

Afbeelding 6: ^ICP® versnellingsmeterkalibratiecertificaat

Back-to-back kalibratie wordt uitgevoerd met de testversnellingsmeter gemonteerd op een referentieversnellingsmeter. Deze techniek biedt een snelle en eenvoudige methode voor het bepalen van de gevoeligheid van een versnellingsmeter over een breed frequentiebereik.
De referentieversnellingsmeter is een uiterst nauwkeurig apparaat met specificaties die herleidbaar zijn naar een erkend standaardlaboratorium. Het is mogelijk om beide versnellingsmeters te laten trillen en de uitvoergegevens te vergelijken door de testversnellingsmeter stevig op de referentiestandaardversnellingsmeter te monteren.

De verhouding van de uitgangsspanningen is ook de verhouding van de gevoeligheid van de versnellingsmeters, omdat de versnelling die erop wordt toegepast hetzelfde is. De gevoeligheid van de referentieversnellingsmeter is bekend, zodat de gevoeligheid van de testversnellingsmeter kan worden berekend.
Herkalibratiediensten worden aangeboden voor ^PCB® geproduceerde versnellingsmeters en versnellingsmeters geproduceerd door andere fabrikanten. Ons interne metrologielab is ISO 9001:2015 gecertificeerd door DQS, Inc. en geaccrediteerd door A2LA. De apparatuur die gebruikt wordt tijdens kalibratie is direct herleidbaar naar NIST (National Institute of Standards and Technology).