Диагностика и ремонт экипажной части тепловоза ЧМЭ3
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
Вµрения и анализа виброскорости и виброперемещения механических колебаний.
Основной частью пьезодатчика является чувствительный элемент из пьезоэлектрического материала, в качестве которого используется искусственно поляризованная ферроэлектрическая керамика. Подвергаемый действию силы (при растяжении, сжатии или сдвиге) пьезоэлектрический материал генерирует на своих поверхностях, к которым прикреплены электроды, электрический заряд, пропорциональный воздействующей силе.
Конструкция датчика предусматривает наличие инерционной массы, воздействующей на пьезоэлемент с силой, пропорциональной ускорению механических колебаний в соответствии с законом Ньютона, согласно которому сила равна произведению массы и ускорения,
Рис. 10 Конструкция пьезодатчика.
На частотах, значительно меньших резонансной частоты общей системы масса - пружина ускорение инерционной массы совпадает с ускорением его основания и, следовательно, отдаваемый пьезодатчиком электрический сигнал пропорционален ускорению воздействующих на него механических колебаний.
Представленный на рынке широкий ассортимент вибродатчиков способен удовлетворить различные запросы пользователя.
При приобретении определенного типа датчика всегда приходится выбирать компромиссное решение с учетом стоимости, порога чувствительности и предела измерений акселерометра, частотного диапазона измерений и размеров, расположения разъемов, многокомпонентности направлений измерения вибрации, условий эксплуатации и ряда других факторов. Обычно наиболее выгодные - группа пьезодатчиков "общего назначения", удовлетворяющая требованиям ] большинства областей измерения и анализа механических колебаний. И все же не рекомендуется замыкаться при приобретении диагностической аппаратуры ] только датчиками "общего назначения", поскольку все ситуации в процессе проведения периодического вибромониторинга предусмотреть невозможно.
Малогабаритные акселерометры при отличном частотном диапазоне | измерений и миниатюрности имеют сравнительно низкий коэффициент преобразования (высокий порог чувствительности) и применяются для измерения колебаний с большими амплитудами и высокими частотами, а также при исследовании легких конструкций, каркасов, панелей и др.
Промышленные акселерометры идеально приспособлены для эксплуатации в стационарных системах для контроля и мониторизации механических колебаний в неблагоприятных условиях окружающей среды, в том числе во взрывоопасных средах. Их отличают прочная конструкция корпуса и разъемов (уплотнений), надежность при непрерывной эксплуатации, нормализованная чувствительность, высокая помехозащищенность, передача сигнала на большие расстояния. Некоторые имеют встроенный предусилитель.
Как правило, крепятся они с применением трех болтов и в этом их достоинство (для постоянного мониторинга) и недостаток (для периодических измерений).
Высокотемпературные акселерометры, обычно как часть промышленных систем специального назначения, имеют специальный чувствительный элемент (пьезокристалл), как правило, естественного происхождения, позволяющий работать до 400...500 С и специальный кабель, соединенный с датчиком без разъема. Эти датчики отличает высокая стоимость и, обычно, более низкий коэффициент преобразования, по сравнению с аналогами по габаритам, за счет применения естественного пьезокристалла.
Многокомпонентные акселерометры содержат в общем уплотненном корпусе реже два, а обычно три пьезоэлемента, измерительные оси которых направлены перпендикулярно друг относительно друга. Такой датчик одновременно воспринимает вибрацию в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Его существенное преимущество в том, что для проведения трех измерений датчик необходимо крепить лишь один раз.
Основными параметрами, положительно влияющими на приобретение того или иного типа вибродатчика, являются:
высокий коэффициент преобразования, т.е. способность при воздействии нормированных колебаний генерировать как можно более высокий электрический сигнал; достигается (при прочих равных условиях) увеличением размеров пьезоэлемента и, следовательно, увеличением размеров и собственной массы частей и акселерометра в целом, что в итоге приводит к снижению верхней границы частотного диапазона измерений;
широкий частотный диапазон измерений, т.е. способность акселерометра правильно измерять как существенно низкочастотные, так и высокочастотные механические колебания агрегата; верхний предел частотного диапазона измерений определяется частотой установочного резонанса; как эмпирическое правило можно принять, что относительная погрешность акселерометра (при Нормальных Условиях) при принятии верхнего предела рабочего частотного диапазона равным 1/5 от величины резонансной частоты не превышает 6%, а при 1/3 - 12%; нижний предел частотного диапазона измерений определяется двумя факторами: нижней частотой среза предусилителя, применяемого с акселерометром и влиянием быстрых изменений температуры окружающей среды, поскольку все пьезоэлементы к ней чувствительны;
Рис. 11. Коэффициент преобразования акселерометра и рабочий диапазон в зависимости от размеров пьезоэлемента при прочих равных условиях.
широкий диапазон измерений, т.е. способность акселерометра работать в области как высоких, так и низких уровней вибрации; нижний предел диапазона измерен