Кинематические характеристики механических колебаний определяются с помощью первичных преобразователей – датчиков измерения вибрации. В зависимости от измеряемого параметра, датчики вибрации подразделяются на датчики виброперемещения, датчики виброскорости и датчики виброускорения. Выбор того или иного типа датчика, в первую очередь, определяется частотным диапазоном измерений вибрации: в низкочастотной области предпочтительней использовать датчики виброперемещений, в области средних частот – датчики виброскорости, в высокочастотной– датчики виброускорений.

Благодаря самым высоким эксплуатационным качествам, наиболее популярны сегодня датчики виброускорения – акселерометры, среди которых, в свою очередь, наилучшие эксплуатационные характеристики показывают пьезоэлектрические датчики измерения вибрации. Именно поэтому все современные приборы для измерений вибрации динамического оборудования оснащаются именно пьезоэлектрическими акселерометрами. Применение пьезоэлектрического акселерометра, чувствительного к виброускорению, никак не сказывается на универсальности этих приборов, так как с помощью электронных интеграторов значения виброускорения легко преобразуются в значения виброскорости или виброперемещения без потери необходимой информации.

Пьезоэлектрические датчики контроля вибрации отличаются широким частотным и динамическим диапазонами, линейностью характеристик в этих диапазонах, прочностью конструкции, надежностью и долговременной стабильностью эксплуатационных параметров. Помимо этого, пьезоэлектрические акселерометры не требуют источника питания, так как сами генерируют электрический сигнал, и, благодаря отсутствию изнашиваемых деталей, обеспечивают исключительную долговременность работы.

datchik-kontrolyaРисунок 1. Варианты конструкции пьезоэлектрического акселерометра

Основными элементами пьезоэлектрического акселерометра является диск из пьезоэлектрической керамики и некоторая инерционная масса. Под действием вибрации инерционная масса вызывает растяжение, сжатие или сдвиг (в зависимости от конструкции акселерометра) пьезоэлектрического диска, в результате которого на его поверхностях генерируется заряд, пропорциональный воздействию инерционной массы.

Основными характеристиками датчиков контроля вибрации являются динамический и частотный диапазоны. Динамический диапазон большинства стандартных общепромышленных пьезоакселерометров имеет значения от 0,01 м/с2 до 200 м/с2. Что касается частотного диапазона, то, несмотря на достаточность измерений в диапазоне 10÷ 1000 Гц для контроля вибрации большинства стандартных динамических машин, верхняя граница частотного диапазона акселерометра должна простираться до 5-10кГц или выше, так как частоты некоторых составляющих механических колебаний могут находиться именно в области высоких частот. Также при измерениях виброперемещений тихоходных машин необходимо расширение частотного диапазона в сторону частот, меньших 10 Гц. Для этих целей разработаны акселерометры с нижним частотным порогом менее 1 Гц.

Помимо ширины динамического и частотного диапазона и линейности рабочих характеристик пьезоакселерометра, для получения достоверных данных абсолютной вибрации машин очень важен правильный выбор и направление точек измерений, а также качество крепления акселерометра к исследуемой поверхности (см.рис.2).
datchik-kontrolya1
datchik-kontrolya2Рисунок 2. Иллюстрация к выбору точек и направления измерений

Пьезоэлектрические датчики измерения вибрации входят в состав виброметров «БАЛТЕХ» (BALTECH VP-3405-2, BALTECH VP-3410, BALTECH VP-3470), обеспечивая высокую надежность, точность и повторяемость результатов.

Для повышения теоретических знаний и получения навыков работы с датчиками контроля и измерения вибрации, рекомендуется пройти обучение на курсе повышения квалификации ТОР-103 «Датчики контроля вибрации. Основы измерения вибрации» в одном из Учебных центров компании в Санкт-Петербурге, Астане или Любеке (Германия).