Inleiding tot versnellingsmeters met laadmodus

Inleiding

Een ladingsmodus versnellingsmeter is een sensor die een elektrische output genereert die evenredig is met de toegepaste versnelling. Ze zijn ideaal voor toepassingen met trillingen bij hoge temperaturen omdat ze geen interne micro-elektronica hebben, wat het gebruik van ICP®-sensoren beperkt tot ongeveer 325 °F. Sommige ontwerpen met laadmodus kunnen worden gebruikt tot 1200 °F.

De uitvoer van een ladingsversnellingsopnemer is een ladingssignaal met hoge impedantie dat kan worden verstoord door kabelruis en vuile omgevingscondities. Het is belangrijk om kabels met weinig ruis te gebruiken en de elektrische aansluitingen zo schoon mogelijk te houden. Er is een laboratorium-type oplaadversterker of in-line oplaadomvormer nodig voor signaalomzetting voordat het signaal naar een data-acquisitiesysteem of uitleesapparaat wordt gestuurd.

Constructie van ladingsmodus versnellingsmeters

Er worden verschillende mechanische ontwerpen gebruikt om de transductie uit te voeren die nodig is voor ladingsversnellingsmeters. De ontwerpen bestaan uit sensorkristallen die bevestigd zijn aan een seismische massa. Een voorspanring of tapeind oefent een 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 opgevangen op elektroden en via draden overgebracht naar een elektrische uitgangsconnector die wordt aangesloten op een ruisarme transmissiekabel.

Laadmodus versnellingsmeters van stroom voorzien

Charge mode versnellingsmeters hebben geen externe voedingsbron nodig zoals ICP® versnellingsmeters. Wanneer er mechanische spanning wordt uitgeoefend, wordt er een ladingssignaal met hoge impedantie gegenereerd door het piëzo-elektrische sensorelement. Het signaal met hoge impedantie moet worden omgezet in een spanningssignaal met lage impedantie voordat het kan worden geanalyseerd door apparaten voor gegevensverwerving of uitlezing. De omzetting kan op twee manieren worden gedaan:

1) Met een ladingsversterker in laboratoriumstijl.
2) Met een in-line laadversterker en ICP® stroombron.

Laadversterkers hebben meestal instellingen waarmee de versterking/het bereik kan worden aangepast. Andere opties zijn filtering, signaalintegratie en tijdconstante-instelling voor laagfrequente metingen.

In-line laadomzetters hebben een vaste conversiefactor (d.w.z. - 1 mV/pC of 10 mV/pC) en hebben voeding nodig van een ICP® signaalconditioner.



Opmerking: De keuze van de laadconvertor is afhankelijk van de bedrijfstemperatuur en isolatieweerstand van de sensor.

Bereik

In tegenstelling tot ICP®-sensoren zijn oplaadsensoren niet beperkt tot een maximum 5 volt volle schaal uitgangsbereik. Laadsensoren kunnen overal werken binnen het lineaire meetbereik dat op het specificatieblad staat. De ladingsoutput (pC/g) kan dan worden omgezet door een ladingsversterker of ladingsconvertor (mV/pC). Laboratoriumversterkers hebben meestal de mogelijkheid om de versterking (mV/pC) en het meetbereik aan te passen. Laadomzetters hebben meestal een vaste versterking en meetbereik. Voorbeeld 1 toont een conversie met een vaste ladingversterking. Voorbeeld 2 toont een berekening van het meetbereik van het systeem.

Voorbeeld 1
Sensor: 357B03, 10 pC/g gevoeligheid
Ladingsconvertor: 422E52, 10 mV/pC vaste ladingsconversie
Verwachte invoer: 14 g

10 pC/g X 10 mV/pC = 100 mV/g X 14 g's = 1400 mV = 1,4 V

Voorbeeld 2
Sensor: 357B03, 10 pC/g gevoeligheid
Laadconvertor: 422E52, ±500 pC ingangsbereik

±500 pC ÷ 10 pC/g = 50 g meetbereik

Laadmodus Versnellingsmeter Laagfrequente respons

De specificaties voor lage frequentie en ontladingstijdconstante zijn niet opgenomen in de specificatiebladen van de versnellingsopnemer in laadmodus. Dit zijn elektrische karakteristieken die worden bepaald door de laadversterker of in-line laadconvertor. Raadpleeg de specificatiebladen van de ladingsversterker of -convertor voor informatie over de lage frequentie en de tijdconstante. Bijvoorbeeld PCB® in-line laadconvertor model 422E52 heeft een tijdconstante van >0,1 seconden en een lage frequentierespons van 5 Hz (-5%).

Laadmodus Accelerometer Hoogfrequente respons

Elke versnellingsmeter met laadmodus heeft een natuurlijke frequentie die het frequentiebereik van de meting beperkt tot een bepaalde bovengrens. De natuurlijke frequentie (resonantie) is een mechanische eigenschap die wordt opgelegd aan de versnellingsmeter door de 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 wordt getoond in afbeelding 5.



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 versnellingsopnemer hoogfrequent respons en montage is te vinden op deze link(http://www.pcb.com/Resources/TechnicalInformation/Mounting).

Kalibratie/herijking

PCB® levert een kalibratiecertificaat bij elke accelerometer. Dit certificaat documenteert de kenmerken van elke accelerometer en geeft exacte waarden voor verschillende belangrijke specificaties. Een voorbeeld van een kalibratiecertificaat wordt getoond in afbeelding 6.



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 versnellingsopnemer 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 te bevestigen aan de standaardreferentieversnellingsmeter.



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 gecertificeerd volgens ISO 9001 en geaccrediteerd door A2LA. De apparatuur die gebruikt wordt tijdens kalibratie is direct herleidbaar naar NIST (National Institute of Standards and Technology).

Inleiding tot versnellingsmeters met laadmodus

Inleiding

Een ladingsmodus versnellingsmeter is een sensor die een elektrische output genereert die evenredig is met de toegepaste versnelling. Ze zijn ideaal voor toepassingen met trillingen bij hoge temperaturen omdat ze geen interne micro-elektronica hebben, wat het gebruik van ICP®-sensoren beperkt tot ongeveer 325 °F. Sommige ontwerpen met laadmodus kunnen worden gebruikt tot 1200 °F.

De uitvoer van een ladingsversnellingsopnemer is een ladingssignaal met hoge impedantie dat kan worden verstoord door kabelruis en vuile omgevingscondities. Het is belangrijk om kabels met weinig ruis te gebruiken en de elektrische aansluitingen zo schoon mogelijk te houden. Er is een laboratorium-type oplaadversterker of in-line oplaadomvormer nodig voor signaalomzetting voordat het signaal naar een data-acquisitiesysteem of uitleesapparaat wordt gestuurd.

Constructie van ladingsmodus versnellingsmeters

Er worden verschillende mechanische ontwerpen gebruikt om de transductie uit te voeren die nodig is voor ladingsversnellingsmeters. De ontwerpen bestaan uit sensorkristallen die bevestigd zijn aan een seismische massa. Een voorspanring of tapeind oefent een 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 opgevangen op elektroden en via draden overgebracht naar een elektrische uitgangsconnector die wordt aangesloten op een ruisarme transmissiekabel.

Laadmodus versnellingsmeters van stroom voorzien

Charge mode versnellingsmeters hebben geen externe voedingsbron nodig zoals ICP® versnellingsmeters. Wanneer er mechanische spanning wordt uitgeoefend, wordt er een ladingssignaal met hoge impedantie gegenereerd door het piëzo-elektrische sensorelement. Het signaal met hoge impedantie moet worden omgezet in een spanningssignaal met lage impedantie voordat het kan worden geanalyseerd door apparaten voor gegevensverwerving of uitlezing. De omzetting kan op twee manieren worden gedaan:

1) Met een ladingsversterker in laboratoriumstijl.
2) Met een in-line laadversterker en ICP® stroombron.

Laadversterkers hebben meestal instellingen waarmee de versterking/het bereik kan worden aangepast. Andere opties zijn filtering, signaalintegratie en tijdconstante-instelling voor laagfrequente metingen.

In-line laadomzetters hebben een vaste conversiefactor (d.w.z. - 1 mV/pC of 10 mV/pC) en hebben voeding nodig van een ICP® signaalconditioner.



Opmerking: De keuze van de laadconvertor is afhankelijk van de bedrijfstemperatuur en isolatieweerstand van de sensor.

Bereik

In tegenstelling tot ICP®-sensoren zijn oplaadsensoren niet beperkt tot een maximum 5 volt volle schaal uitgangsbereik. Laadsensoren kunnen overal werken binnen het lineaire meetbereik dat op het specificatieblad staat. De ladingsoutput (pC/g) kan dan worden omgezet door een ladingsversterker of ladingsconvertor (mV/pC). Laboratoriumversterkers hebben meestal de mogelijkheid om de versterking (mV/pC) en het meetbereik aan te passen. Laadomzetters hebben meestal een vaste versterking en meetbereik. Voorbeeld 1 toont een conversie met een vaste ladingversterking. Voorbeeld 2 toont een berekening van het meetbereik van het systeem.

Voorbeeld 1
Sensor: 357B03, 10 pC/g gevoeligheid
Ladingsconvertor: 422E52, 10 mV/pC vaste ladingsconversie
Verwachte invoer: 14 g

10 pC/g X 10 mV/pC = 100 mV/g X 14 g's = 1400 mV = 1,4 V

Voorbeeld 2
Sensor: 357B03, 10 pC/g gevoeligheid
Laadconvertor: 422E52, ±500 pC ingangsbereik

±500 pC ÷ 10 pC/g = 50 g meetbereik

Laadmodus Versnellingsmeter Laagfrequente respons

De specificaties voor lage frequentie en ontladingstijdconstante zijn niet opgenomen in de specificatiebladen van de versnellingsopnemer in laadmodus. Dit zijn elektrische karakteristieken die worden bepaald door de laadversterker of in-line laadconvertor. Raadpleeg de specificatiebladen van de ladingsversterker of -convertor voor informatie over de lage frequentie en de tijdconstante. Bijvoorbeeld PCB® in-line laadconvertor model 422E52 heeft een tijdconstante van >0,1 seconden en een lage frequentierespons van 5 Hz (-5%).

Laadmodus Accelerometer Hoogfrequente respons

Elke versnellingsmeter met laadmodus heeft een natuurlijke frequentie die het frequentiebereik van de meting beperkt tot een bepaalde bovengrens. De natuurlijke frequentie (resonantie) is een mechanische eigenschap die wordt opgelegd aan de versnellingsmeter door de 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 wordt getoond in afbeelding 5.



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 versnellingsopnemer hoogfrequent respons en montage is te vinden op deze link(http://www.pcb.com/Resources/TechnicalInformation/Mounting).

Kalibratie/herijking

PCB® levert een kalibratiecertificaat bij elke accelerometer. Dit certificaat documenteert de kenmerken van elke accelerometer en geeft exacte waarden voor verschillende belangrijke specificaties. Een voorbeeld van een kalibratiecertificaat wordt getoond in afbeelding 6.



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 versnellingsopnemer 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 te bevestigen aan de standaardreferentieversnellingsmeter.



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 gecertificeerd volgens ISO 9001 en geaccrediteerd door A2LA. De apparatuur die gebruikt wordt tijdens kalibratie is direct herleidbaar naar NIST (National Institute of Standards and Technology).