ویبریشن سنسور شتاب

ویبریشن سنسور شتاب (Accelerometer Sensor) یکی از ابزارهای مهم در صنعت ابزار دقیق و کنترل است که برای اندازه‌گیری شتاب ارتعاشات (تغییرات سرعت) بدنه یا سازه‌ به کار می‌رود. این گروه از سنسورها مستقیماً بر روی تجهیز نصب می‌شوند. کمیتی که در سنسور شتاب بیشتر مورد توجه می­‌باشد حساسیت آن است که در رنج­‌های 25،50،100mv/g و سایر مقادیر (بسته به مکان مورد نظر) انتخاب می­‌شود.
ویبریشن سنسور شتاب در انواع و با اصول مختلف، اطلاعات اساسی برای کنترل، پیش‌بینی و نظارت بر فرآیندها و تجهیزات در اختیار کاربر قرار می‌دهد. شتاب‌سنج‌­ها در زمینه‌های گوناگونی از جمله صنعت نفت و گاز،‌ پالایشگاه، نیروگاه، پتروشیمی،‌ خودروسازی، هوافضا و … کاربرد دارند.

شماتیک و نحوه عملکرد شتاب­‌سنج

در عرصه ابزار دقیق، سنسور شتاب‌ نقش حیاتی در اندازه‌گیری و نظارت بر نیروهای دینامیکی که بر اجسام اعمال می­‌شوند، ایفا می‌کند. این سنسورها برای تشخیص تغییرات سرعت استفاده می‌شوند، که نرخ تغییر سرعت اجسام نسبت به زمان را مشخص می‌کند. مفهوم سنسور شتاب‌ بر اصل قانون دوم نیوتن در حرکت استوار است، که بیان می‌کند که نیرویی که به یک جسم اعمال می‌شود، با جرم و شتاب آن جسم نسبت مستقیم دارد. ویبریشن سنسور شتاب‌ کمک می‌کند، این نیرو به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل شود تا برای تجزیه و کنترل مورد استفاده قرار گیرد.

شتاب­‌سنج پیزو الکتریک

در این مدل شتاب­‌سنج، جرم متحرک بصورت فنری به یک کریستال پیزو الکتریک وصل می­‌شود. با تغییر شتاب، نیروی وارده از جرم به کریستال پیزوالکتریک تغییر و در اثر تنش ناشی از این نیرو، کریستال بار الکتریکی تولید می­‌کند که شارژ نامیده می­‌شود. برای تبدیل آن به ولتاژ یا جریان از شارژ آمپلی‌­فایر استفاده می­‌شود. در نتیجه با توجه به تولید شارژ توسط کریستال پیزو الکتریک، به منبع تغذیه نیاز نیست. هم‌چنین قطعات متحرک و بالطبع سایشی نیز ندارند تا به مرور مستهلک شوند. قابل ذکر است که در شتاب ثابت، خروجی ندارد. می‌­توانند در بازه چند Hz تا 30KHz با حساسیت خروجی، وزن، اندازه و شکل مناسب برای کاربرد مورد نظر استفاده شوند.

شماتیک سنسور شتاب‌ پیزوالکتریک

از مدل سنسورهایی که بر این اساس کار می­‌کنند می­‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

ویبریشن سنسور شتاب CTC‌ مدل AC102‌
شتاب‌سنج Bently Nevada مدل 330400
سنسور شتاب HS-150 برند Hansford

مزایای شتاب­‌سنج پیزو الکتریک

• پاسخ فرکانسی خوبی دارد آن­‌ها را می­‌توان با رزونانس بالا پیکربندی کرد.
• نیاز به منبع تغذیه خارجی ندارد.
• محدوده وسیع (مناسب برای تست ارتعاش با دامنه کم و هم‌­چنین شوک دامنه بالا)
• سنسور پیزوالکتریک به شکل دلخواه موجود است.
• اندازه آن کوچک است.
• کار با آن به دلیل ابعاد کوچک آن آسان است.
• تغییر فاز ناچیزی دارد.

معایب شتاب­‌سنج پیزوالکتریک

• سنسور پیزوالکتریک فقط برای اندازه­‌گیری دینامیکی استفاده می­‌شود و برای شرایط استاتیک مناسب نیست.
• حساسیت دمایی بالایی دارد.
• برخی از کریستال­‌ها محلول در آب هستند و در محیط­‌های با رطوبت بالا حل می‌­شوند.

شتاب­‌سنج پتانسیومتری

این مدل ساده‌ترین نوعِ شتاب‌سنج می‌باشد و از یک جرم متحرک، فنر، و یک پتانسیومتر تشکیل و به شتاب­‌سنج سیسمیک (Sismic) معروف است. در این سیستم، جرم متحرک به سر متغیر پتانسیومتر متصل است. با تغییر شتاب، نیروی وارده بر فنر تغییر و در نتیجه، طول فنر نیز تغییر می‌کند. سپس تغییرات در طول فنر و جابجایی جرم متحرک، مقدار مقاومت پتانسیومتر را تغییر می‌دهد. و در نهایت با اندازه‌گیری تغییرات در مقاومت پتانسیومتر، شتاب اندازه‌گیری می‌شود. این مدل برای اندازه‌گیری شتاب‌های ثابت یا با فرکانس پایین تا 30 هرتز مناسب است. از مدل­ سنسورهایی که بر همین اساس کار می­‌کنند، می­‌توان به ویبریشن سنسور 8455C برند metrix اشاره کرد.

شماتیک شتاب­‌سنج پتانسیومتری

مزایا شتاب­‌سنج پتانسیومتری

• معمولاً حساسیت بالایی به تغییرات شتاب نشان می‌دهند.
• این سنسورها از ابعاد کوچکی برخوردارند و از این جهت برای استفاده در دستگاه‌ها یا سیستم‌های فضای محدود، مناسب­‌اند.
• برای اندازه‌گیری دقیق تغییرات حرکت و سرعت مناسب هستند.
• برخی از آن­ها می‌توانند در شرایط محیطی خاصی مانند محیط‌های با ارتفاع بالا یا شرایط حاکمیت میدان‌های مغناطیسی کار کنند.

معایب شتاب­‌سنج پتانسیومتری

• بعضی از شتاب‌سنج‌های پتانسیومتری تحت تأثیر دما قرار گرفته و ممکن است دقت آن­‌ها در دماهای مختلف تغییر کند.
• احتمال دارد در برخی از شرایط، سیگنال‌های نویزی در خروجی آن به‌وجود بیایند که ممکن است بر دقت اندازه‌گیری تأثیر بگذارد.
• در برخی موارد، این نوع از سنسورها ممکن است به دلیل ضربه یا شرایط محیطی خاص، خراب شوند.
• در مقایسه با برخی از شتاب‌سنج‌­ها، ممکن است قیمت نسبتاً بالایی داشته باشند.

هر کدام از این مزایا و معایب بستگی به نوع کاربرد و نیازهای خاص شما دارند. در انتخاب سنسور، مهم است که نیازها و محدودیت‌های خود را در نظر بگیرید تا بهترین ابزار برای کاربردهای خود انتخاب کنید.

روش­ نصب شتاب‌سنج

در این قسمت روش‌­های مختلف نصب برای ویبریشن سنسور شتاب بر روی سازه مد نظر نشان داده شده است، که عبارتند از روش مغناطیسی،‌ پیچی یا رزوه دار، چسب پایه، دستی-پراب.
روش‌­های مختلف نصب سنسور شتاب می­‌تواند بر دقت نتایج اثرگذار باشد. همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می­‌کنید، در بازه‌ای خارج از بازه فرکانسِ سنسور، رابطه حساسیت و فرکانس غیرخطی می‌شود. برای حصول بیشترین دقت، به خصوص در فرکانس بالا،‌ اتصال شتاب­‌دهنده‌­ها به سازه باید محکم و سفت باشد تا حرکت نسبی (x-y) بین سازه و سنسور شتاب به حداقل یا صفر برسد.
بنابراین استفاده از پیچ و رزوه برای این منظور ارجحیت دارد. زیرا در این حالت سطوح سنسور شتاب و سازه کاملاً با یکدیگر جفت می­‌شوند، به ویژه اگر لایه نازکی از گریس نیز بین سطوح استفاده شود. در حالت کلی برای فرکانس‌­های بالاتر از یک کیلوهرتز به ندرت می­‌توان به نتایج حاصل از شتاب­‌سنج نصب شده با آهنربا اعتماد کرد. به خصوص اگر سطح سازه یا قطعه موردنظر دارای زنگ‌­زدگی، رنگ­‌آمیزی،‌ گرد و غبار و یا روغنی باشد.
استفاده از چسب و موم راحت است ولی دقت نتایج به شدت به شرایط سطوح اتصال وابسته است. هم­‌چنین اگر از موم برای نصب استفاده شود به دلیل کاهش ارتباط تماسی در فرکانس بالا به نتایج این روش نیز نمی­‌توان اعتماد کرد. بنابراین محدوده فرکانسی یکی از عوامل مهم در انتخاب روش نصب برای ویبریشن سنسور شتاب است.

انواع نصب ویبریشن سنسور شتاب

اگر پاسخ سازه در حوزه فرکانس رسم شود، اطلاعات بسیار مهمی در خصوص مشخصه­‌های دینامیکی سازه،‌ قابل استخراج است. نقاط قله در این نمودار بیانگر فرکانس­‌های رزونانس سازه هستند. در حول و حوش این نقاط،‌ میرایی سازه غالب است و با روش­‌های ساده‌­ای نظیر قله‌گزینی (Peak-Picking) می‌­توان تخمین اولیه‌­ای از فرکانس­ رزونانس به دست آورد.

       نموداری که کاهش پهنای باند را از روش‌های مختلف نصب نشان می‌دهد.

کاربرد سنسور شتاب در صنعت

این سنسورها اطلاعاتی در مورد حرکت و ارتعاشات بدنه‌ یا سیستم‌ را جمع‌آوری کرده و به سیستم‌ کنترل و نظارت ارائه می‌دهند. در زیر به برخی از جنبه‌های مهم و کاربردهای ویبریشن سنسور شتاب در صنعت ابزار دقیق و کنترل اشاره خواهیم کرد:

• اندازه‌گیری و کنترل ارتعاشات: از ویبریشن سنسور شتاب برای اندازه‌گیری ارتعاشات و تغییرات سرعت در ماشین‌آلات دَوار، سیستم‌های الکترونیکی و سازه‌ها استفاده می‌شود. این اطلاعات ارزشمندی برای تشخیص و رفع مشکلات احتمالی و بهینه‌سازی عملکرد دستگاه‌ها فراهم می‌کنند.
  
• مانیتورینگ وضعیت سازه‌ها: در صنعت ساخت و ساز، ویبریشن سنسورها برای مانیتورینگ وضعیت سازه‌های عظیم مانند پل‌ها، ساختمان‌ها و سازه‌هایی که نیاز به نظارت و تشخیص وضعیت ارتعاشات دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
  
• پیشگیری از خرابی و نقص‌ها: با تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده توسط ویبریشن سنسورها، می‌توان به پیشگیری از خرابی‌های زودرس و نقص‌های ممکن در تجهیزات صنعتی و ماشین‌آلات پرداخت و اقدامات تعمیر و نگهداری مناسب را انجام داد.
  
• سنجش عملکرد دستگاه‌ها: از ویبریشن سنسور شتاب برای سنجش و ارزیابی عملکرد ماشین‌آلات‌ صنعتی مختلف استفاده می‌شود. این ارزیابی شامل میزان ارتعاشات، سرعت و تغییرات شتاب در تجهیز‌ می‌باشد.
  استفاده از ویبریشن سنسور شتاب در ابزار دقیق و کنترل، به بهبود کارایی، ایمنی و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری کمک می‌کند و از اهمیت بالایی در این صنعت‌ها برخوردار است.
  

🛒 خرید ویبریشن سنسور شتاب­

آیا در تحقیقات علمی یا پروژه‌های صنعتی خود به دنبال یک راهکار قابل اعتماد برای اندازه‌گیری شتابِ ارتعاشات هستید؟ شرکت آرکا کنترل شریف در ارائه سنسورهای شتاب و تجهیزات اندازه‌گیری دقیق، شریک ایده‌آل شماست. برای سفارش انواع سنسور شتاب یا مشاوره بیشتر می‌توانید از طریق راه­‌های ارتباطی زیر با ما در تماس باشید.

📞 تلفن: 88302413-021
📲 واتس اپ: 3344170-0903
📧 ایمیل: info@arkacontrols.com