Измерительные преобразователи. Анализаторы

В качестве измерительных преобразователей вибрации могут быть использованы вибропреобразователи перемещения, скорости или ускорения. Наибольшее распространение получили пьезокерамические преобразователи ускорения (акселерометры), состоящие из последовательно соединенных основания (корпуса), керамического элемента и инерционной массы, см. рис. 1.1.

Стойка Рис.1.1.- Упрощенная модель пьезоэлекрического акселерометра

При колебании основания переменные силы, действующие на поляризованную керамику со стороны инерционной массы, деформируют керамику и создают электрический заряд на ее противоположных поверхностях. Этот заряд поступает в предварительный усилитель, который может размещаться либо в анализирующем приборе, либо, для увеличения помехоустойчивости

измерительных цепей, непосредственно в корпусе преобразователя.

Акселерометр может измерять вибрацию с частотами от 0,5-1 Гц до нескольких десятков килогерц. Верхняя граничная частота акселерометра тем выше, чем меньше инерционная масса, с ростом величины которой, в свою очередь, растет величина генерируемого заряда. Для верхней граничной частоты контролируемой вибрации порядка 30 кГц, необходимой для качественной диагностики вращающегося оборудования, применяются инерционные массы в несколько грамм, а преобразователь вместе с металлическим корпусом, в котором может размещаться и предварительный усилитель электрического сигнала, обычно имеет массу около 20-50 г.

Для преобразования сигнала виброускорения в сигнал виброскорости и, далее, в сигнал виброперемещения, используются интеграторы, которые могут встраиваться в корпус преобразователя, но чаще включаются в состав анализирующею прибора. Такие виды преобразования необходимы для контроля вибрации на соответствие действующим стандартам, нормирующим вибрацию в единицах виброскорости и виброперемещения.

Методы анализа вибрации машины и тока приводного двигателя при решении диагностических задач практически совпадают, а для их анализа используются одни и гс же приборы. Различаются лишь первичные измерительные преобразователи. Так, дня измерения тока электродвигателя используются первичные преобразователи в виде трансформаторов тока, которые могут конструктивно выполняться, в том числе, и в виде токовых клещей, см. рис. 1.2.

Рис. 1.2. - Токоизмерительные клещи

В трансформаторах тока, устанавливаемых в цепи машин постоянною тока, используются две вторичные обмотки, в одну из которых подается компенсирующий постоянный ток, а со второй снимается и подается в анализатор переменный сигнал, пропорциональный пульсациям тока в цепи электродвигателя.

Основными задачами анализатора переменных электрических сигналов с измерительных преобразователей вибрации и тока является их анализ во временной области (режим осциллографа) и в частотной области (режим спектрального анализатора). Возможен еще и статистический анализ сигналов, для чего необходимо иметь встроенную в анализатор или внешнюю базу данных для накопления необходимого множества сигналов. Кроме того, для решения отдельных задач может выполняться пространственный анализ сигналов вибрации, для чего в анализаторе должно быть не менее двух параллельно работающих измерительных канала.