سنسور ارتعاش سنج
مقدمهای بر سنسورهای ارتعاش سنج
سنسور ارتعاش سنج اولین المان ضروری برای اندازهگیری ارتعاشات است. این ابزار حرکت ارتعاشی را حس کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند. تبدیل ارتعاشات جسم به سیگنال الکتریکی امکان ذخیرهسازی و پردازش دادهها را فراهم میکند. همچنین، مشاهدهی سیگنال از طریق دستگاههای الکترونیکی ممکن میشودد.
انواع سنسورهای ارتعاش سنج
مکانیزم کاری و پارامتر اندازهگیری: سنسورهای ارتعاشی بر اساس مکانیزم کاری و پارامتر اندازهگیری تقسیمبندی میشوند. این سنسورها به دو دسته اصلی تقسیم میشوند. دستهبندی آنها شامل سنسورهایی است که در ماشینآلات دوار استفاده میشوند.
- سنسورهای تماسی (contact)
- سنسورهای غیر تماسی (non contact)
سنسورهای تماسی (contact)
1- سنسور شتاب سنج
این سنسورها از نوع تماسی (contact) هستند و در آنها از یک پیزوالکتریک برای تبدیل شتاب به سیگنال الکتریکی استفاده میشود. پیزوالکتریک متناسب با نیروی وارد بر آن، بارهای الکتریکی در دو سطح خود ایجاد میکند.
در ابتدا، سنسورهای شتابسنج خروجی پیکو کولن داشتند. با افزودن تقویتکننده به این سنسورها، خروجی آنها به میلیولت تغییر کرد.
شتاب سنج ها، لرزش مطلق را اندازه گیری میکنند. بعضی سازندگان یک مدار انتگرالگیر را به حسگر شتاب اضافه میکنند. آنها از این مدار برای نمایش میزان لرزش از نوع سرعت استفاده میکنند.
2- سنسور سرعت سنج
این نوع سنسورها هم از نوع تماسی(contact) میباشند.
عملکرد سنسور:
پس از نصب سنسور بر روی ماشین، سنسور سرعتسنج به دلیل ارتعاشات ماشین به لرزه درمیآید. این لرزش باعث حرکت آهنربا درون سنسور میشود. آهنربا به یک فنر متصل است و حرکت آن ولتاژ را در سیمپیچ ایجاد میکند. تغییرات ولتاژ با سرعت حرکت آهنربا متناسب است. بنابراین، میتوان سرعت مطلق حرکت ارتعاشی جسم را از روی ولتاژ اندازهگیری کرد.
توجه به فرکانس طبیعی سنسور:
برای اندازهگیری دقیق ارتعاشات ماشینها، سنسور باید به لرزه درآید. بنابراین، باید فرکانس طبیعی سنسور را مدنظر قرار دهید. حساسیت سنسور باید نسبت به تمام فرکانسها با مقدار تعیینشده سنسور یکسان باشد.
این هیچگونه نیازی به منبع تغذیه ندارند.
این سنسورها نسبت به هرگونه میدان مغناطیسی خارجی حساس میباشند.
سنسورهای غیر تماسی (non contact)
این سنسورها از نوع غیرتماسی (non contact) میباشند. این نوع سنسورها جریان گردابی نیز نامیده میشوند.
اساس کار این نوع سنسور بر اساس ایجاد میدان مغناطیسی در یک سیم پیچ که در نوک سنسور قرارداده شده است می باشد. این میدان مغناطیسی، در محور دوران (شفت) که یک رسانای الکتریکی است باعث القای جریان گردابی می شود، هر چه رسانای الکتریکی به سیم پیج نزدیک تر باشد میزان جذب انرژی در رسانا بیشتر خواهد بود. سامانه ای که از حسگرهای جریان گردابی استفاده می نماید از یک نوسان ساز ، کابل ارتباطی و حسگر (پراب) تشکیل شده است.
نوسان ساز یک سیگنال فرکانس بالا (فرکانس رادیویی) برای ارسال به حسگر (پراب) تولید می کند و این سیگنال باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در اطراف حسگر می گردد. از آن جایی که میدان مغناطیسی فقط توسط اجسام هادی تحت تأثیر قرار می گیرد، تا زمانی که جسم هادی مقابل حسگر قرار نگیرد، هیچ تأثیری روی میدان مغناطیسی و به تبع آن هیچ کاهشی در سیگنالRF ایجاد نخواهد شد. با نزدیک شدن یک جسم هادی به ناحیه میدان مغناطیسی، این میدان در جسم هادی نفوذ پیدا کرده و باعث ایجاد جریان های گردابی در سطح آن شده و در نتیجه انرژی برگشتی و دامنه سیگنال RF کاهش مییابد، نوسان ساز و آشکارساز میزان پوش دامنه سیگنال RF را اندازه گیری میکند و متناسب با نقاط پیک آن، یک ولتاژ مستقیم ایجاد می نماید.
چگونگی عملکرد یک سنسور ارتعاشی از نوع جابجایی سنج
همان طور که گفته شد با توجه به دوران جسم هادی، دامنه پوش سیگنال RF نیز با توجه به جابجایی سطح هادی تغییر می کند و مانند آن است که یک سیگنال با مدولاسیون دامنه ایجاد شده است که حول یک سیگنال DC دارای نوسان است.
سیگنال DC موقعیت جسم و سیگنال AC میزان لرزش را نشان می دهد.
سنسور لرزش غیرتماسی دارای یک دامنه خطی کارکرد است و در زمان تنظیم و نصب آن و اتصال به سامانه نمایش دهنده باید به این نکته توجه داشت که حسگر در فاصله ای از جسم هادی/شفت قرار گیرد که نقطه کار آن در ناحیه ای قرار داشته باشد که در صورت حداکثر نوسان از محدوده خطی سنسور خارج نشود.
در زمان نصب باید دقت شود که نوک حسگر صدمه نبیند و در محل مورد نظر محکم بسته شده باشد. در ضمن مجموعه طول سنسور، کابل ارتباطی تا نوسانساز/ آشکارکننده توسط سازنده مشخص و کالیبره میشود و اگر به هر دلیلی این طول تغییر کند باید مجددا سامانه را کالیبره نمود.
