Richtlijnen voor het monteren van testversnellingsmeters

De nauwkeurigheid van de frequentierespons is een van de belangrijkste factoren bij de keuze van de montagetechniek. Het frequentiebereik van de versnellingsmeter wordt bepaald door een back-to-back kalibratiemethode waarbij de te testen versnellingsopnemer stevig wordt gemonteerd op een referentiestandaard versnellingsopnemer. De te testen sensor moet indien mogelijk met tapeinden worden gemonteerd voor de hoogste nauwkeurigheid. Een versnellingsmeter direct met tapeinden op een zeer glad oppervlak monteren levert de hoogste resonantiefrequentie op waardoor het breedste frequentiebereik bruikbaar is. De toevoeging van massa aan de versnellingsmeter (zoals een zelfklevende of magnetische montagevoet) verlaagt de resonantiefrequentie van het sensorsysteem en kan de nauwkeurigheid en de grenzen van het frequentiebereik van de versnellingsmeter beïnvloeden. Rubberen montagepads beïnvloeden ook de frequentierespons van de sensor. Zacht materiaal creëert een filtereffect dat de doorlaatbaarheid van hoge frequenties dempt.

Figuur 1: Geschatte frequentiebereiken van montagetechnieken

Voor de beste meetresultaten (vooral voor hoogfrequente metingen) moet een glad en vlak bewerkt oppervlak worden voorbereid voor het bevestigen van de versnellingsopnemer. Inspecteer het oppervlak om er zeker van te zijn dat metalen bramen en andere vreemde deeltjes niet interfereren met de contactoppervlakken. Om een hogere graad van oppervlaktecontact te bereiken, brengt u een dunne laag siliconenvet aan tussen de basis van de versnellingsmeter en het montageoppervlak. Dit zorgt voor de beste doorlaatbaarheid bij hoge frequenties.

Montage met draadeinden wordt aanbevolen als de versnellingsopnemer een ingebouwd draadeind heeft of als het een draadgat heeft en geleverd wordt met een verwijderbaar draadeind. Deze montagemethode biedt een zeer stevige bevestiging van de versnellingsmeter aan de testconstructie en komt overeen met de montageconfiguratie tijdens de fabriekskalibratie. Bereid het oppervlak voor door een glad, vlak oppervlak op het testobject te slijpen of te bewerken dat ten minste de grootte heeft van de sensorbasis, of de grootte volgens de specificaties van de fabrikant. Maak vervolgens een tapgat volgens de meegeleverde installatietekening. Zorg ervoor dat het gat loodrecht op het montageoppervlak staat. Installeer de versnellingsmeter en zorg ervoor dat het tapeind niet in het montageoppervlak of de basis van de versnellingsmeter uitsteekt. De meeste PCB® montagestiften hebben dieptebeperkende schouders om ervoor te zorgen dat de stift niet in de basis van de versnellingsmeter kan uitstulpen. Elke basis bevat een tegenboring zodat de versnellingsmeter niet op de schouder rust. De versnelling wordt overgebracht van het oppervlak van de constructie naar de basis van de versnellingsmeter. Als het tapeind op zijn plaats komt of als er interferentie is tussen de basis van de versnellingsmeter en de constructie, wordt de versnelling niet overgebracht en wordt de meetnauwkeurigheid beïnvloed. Pas bij het aandraaien niet meer dan het aanbevolen koppel toe op de accelerometer. Er kan een borgmiddel voor schroefdraad worden aangebracht op de schroefdraad van het montagestuk om losraken te voorkomen. Figuur 2 is een voorbeeld van een versnellingsmeter die met een draadeind is gemonteerd.

Afbeelding 1: Frequentiebereik bij benadering van montagetechnieken

Gebruik een geïsoleerde dopschroef om een ringvormige versnellingsopnemer stevig te monteren. Steek de dopschroef in een doorvoergat in de behuizing van de versnellingsmeter en schroef deze in een tapgat op het montageoppervlak (zie Afbeelding 3A). Het tapgat moet diep genoeg zijn zodat de schroef niet in de montageconstructie uitsteekt. PCB® levert een dopschroef bij alle ringvormige versnellingsmeters.

Een dopschroef kan ook worden gebruikt om een versnellingsopnemer met een tapgat op een dunne structuur te monteren (zie Afbeelding 3B). Boor een gat met voldoende diameter door de constructie zodat de dopschroef door en in het tapgat kan. De inschroeflengte moet altijd gecontroleerd worden om er zeker van te zijn dat de schroef niet in de basis van de versnellingsmeter uitsteekt.

Een dun laagje siliconenvet op de montage-interface van beide configuraties zorgt voor de beste doorlaatbaarheid bij hoge frequenties.

Figuren: 3A en 3B. Versnellingsmeters gemonteerd met schroeven

Zelfklevende sokkels bieden een alternatieve montagemethode en kunnen worden gebruikt wanneer montage met tapeinden of schroeven niet praktisch is. Het gebruik van afzonderlijke zelfklevende montagevoeten wordt aanbevolen om te voorkomen dat de lijm de versnellingsopnemerbasis beschadigt of de montagedraden verstopt. De meeste zelfklevende montagevoeten die verkrijgbaar zijn bij PCB® bieden ook elektrische isolatie waardoor potentiële problemen met het oppikken van ruis en aardlussen worden geëlimineerd. Het type lijm dat wordt aanbevolen hangt af van de toepassing. De lijmen die verkrijgbaar zijn bij PCB® zijn Petro wax voor gebruik bij kamertemperatuur en Loctite® 454 snelhechtende gel voor toepassingen bij hogere temperaturen tot 248 °F (120 °C). Tweedelige epoxies bieden stijfheid, waardoor de respons op hoge frequenties en een permanente bevestiging behouden blijven. Afhankelijk van de toepassing kunnen lijmen zoals tandheelkundig cement, hot glues, secondelijmen en duct putty geschikte opties zijn.

Eén lijm is niet optimaal voor alle toepassingen vanwege de verschillende montagestructuren. Bij het kiezen van een kleefstof moet ook rekening worden gehouden met de toepassingsomgeving. Afbeelding 4 toont een voorbeeld van een versnellingsmeter die met een zelfklevende montagevoet op een testconstructie is gemonteerd.

Afbeelding 4: Met lijm gemonteerde versnellingsmeter

Om te voorkomen dat een sensor beschadigd raakt tijdens het verwijderingsproces, moet er een losmakend middel op de lijm worden aangebracht. Er is geen universeel onthechtingsmiddel beschikbaar vanwege de verscheidenheid aan lijmen (superlijmen, tandheelkundig cement, epoxy's, enz.). Het debondermiddel voor Loctite® 454-lijm dat PCB® aanbeveelt is aceton. Geef het debonderingsmiddel de tijd (een paar minuten) om in het oppervlak te dringen en goed te reageren met de lijm. Wacht een paar minuten voordat u probeert de sensor te verwijderen. Als een andere lijm dan Loctite® 454 wordt gebruikt, neem dan contact op met de fabrikant van de sensor voor aanbevelingen voor het verwijderen van de lijm.

Nadat het onthechtingsmiddel is uitgehard, kan een gewone steeksleutel worden gebruikt om de sensor te verwijderen (voor versnellingsmeters met een zeskantige of vierkante basis). Het meegeleverde verwijderingsgereedschap moet worden gebruikt voor traanplaatversnellingsmeters (Afbeelding 5). Nadat de moersleutel of het gereedschap is bevestigd, gebruikt u een zachte schuifbeweging (of draaibeweging) (alleen met de hand) om de sensor van de testconstructie te verwijderen.

Afbeelding 5: Traanversnellingsmeter model 352C22 en meegeleverd verwijderingsgereedschap model 039A27

Magnetische montagevoeten bieden een handige en tijdelijke methode voor bevestiging op magnetische oppervlakken. Magneten met een hoge treksterkte bieden de beste respons bij hoge frequenties. Wigvormige magnetische voetstukken met dubbele rail worden meestal gebruikt voor installaties op gebogen oppervlakken zoals motor- en compressorbehuizingen en pijpen. Magneten met twee rails kunnen het operationele frequentiebereik van een versnellingsopnemer echter aanzienlijk verkleinen. De magneetvoet moet worden bevestigd op een glad, vlak oppervlak voor de beste resultaten. Breng een dunne laag siliconenvet aan tussen de sensor en de magnetische voet en tussen de magnetische voet en de structuur. Stalen pads kunnen worden gelast of geëpoxeerd om de magneetvoet te bevestigen als het oppervlak ongelijk of niet-magnetisch is. Figuren 6 tot en met 8 illustreren magneetvoeten en een magnetisch gemonteerde versnellingsmeter.

Let op: Het magnetisch monteren van een versnellingsopnemer kan zeer hoge en schadelijke versnellingsniveaus genereren. Om dergelijke schade te voorkomen, mag de magneet niet vastklikken aan de testconstructie. Schommel of schuif de assemblage voorzichtig op zijn plaats. U kunt het beste eerst de magneetvoet aan uw testconstructie bevestigen en dan de versnellingsmeter op de magneetvoet schroeven.

Afbeelding 6: Magneetvoet met dubbele rail model 080A132 Afbeelding 7: Platte magneetvoet model 080A27

Afbeelding 8: Magneet gemonteerde versnellingsmeter

PCB's Easy-mount Accelerometer Clips bieden praktische en economische installatietechnieken voor versnellingsmeters in meerkanaals toepassingen voor trillingsmetingen.

De clips kunnen aan een teststructuur worden bevestigd met dubbelzijdige tape of lijm.

Zodra de clips geïnstalleerd zijn, worden de versnellingsmeters eenvoudig in de clips geklikt en zijn ze klaar om trillingsmetingen uit te voeren. Telkens wanneer een sensor wordt gemonteerd met een mechanische verbinding die minder stevig is dan een tapbout, schroef of bout, vermindert het effect van de zachtere verbinding de bovenste frequentierespons van de installatie. Typisch zal de testingenieur een vermindering van de frequentierespons hebben tussen 1kHz tot 3,5kHz, afhankelijk van de clip en of er vet is gebruikt. De testtechnicus moet bevestigen dat de resulterende frequentierespons binnen het acceptabele bereik van de vereiste gegevens ligt. Nadat is vastgesteld dat de resulterende frequentierespons binnen de grenzen valt, is de test engineer klaar om verder te gaan.

Meer meetpunten en oriëntaties kunnen worden uitgevoerd met minder sensoren door clips te installeren op alle gewenste punten en deze te vullen met zoveel sensoren als nodig. Sensoren worden dan verplaatst naar de overgebleven cliplocaties totdat alle metingen zijn voltooid. Triaxiale metingen kunnen worden uitgevoerd met kubusvormige versnellingsmeters met één as door de oriëntatie van de assen te veranderen voor opeenvolgende metingen.

Typische technische tests kunnen drie meetassen definiëren ten opzichte van het aardoppervlak. Maar in veel gevallen zijn de gedefinieerde sensorlocaties op het testobject niet correct georiënteerd. Daarom heeft PCB® een sensorklem ontworpen om te helpen bij de oriëntatie van de sensor volgens de testvereisten. Met de draaibare clips kunnen sensoren die op gebogen of hellende oppervlakken zijn geïnstalleerd, langs het gewenste vlak en de gewenste as worden uitgelijnd. Deze clips roteren en draaien om volledige flexibiliteit in de uitlijning te bieden.