Titreşim Sensörü Teorisi Ve Standartlar

Titreşim sensörlerinin amacı nedir?

Hayatımızın birçok alanında titreşim hareketleri meydana gelir.

Bir kompresör çalışıyor, bir makine aleti taşlama yapıyor, bir ekskavatör çukur kazıyor, uçak motorları dönüyor, konveyör bantlar ve tutucular paketleri taşıyor vb. Tüm bu hareketler kasıtlı olarak, istemeden yan etki olarak veya aşınma yoluyla titreşimler ve şoklar üretir. Çoğu zaman rahatsız edicidirler: Araba gürülder, kompresör titrer, işlenmiş parçalar hassas olmaz ve sertleşir, ekskavatör operatörü sarsılır, bir motor arızalanır veya bozulur, paketler ve içindekiler hasar görür, bir kamyon geçerken dolaptaki bardaklar şıngırdar.

Tüm rahatsızlıkların ortak nedeni titreşimler ve şoklardır. Bunlar sürekli veya rotasyonel olarak ölçülürse, yanlış işlev, aşınma ve hasar tespit edilir ve onarılabilir.

Ne Ölçülür?

Titreşim ölçümü için yaygın olarak kullanılan büyüklük ivmedir. Standart Uluslararası birimi m/s²’dir. Bazen ivme için SI olmayan yerçekimi ivmesi (g) birimi de kullanılır. 1g yaklaşık 9,81 m/s²’dir.

Bazı uygulamalar için, örneğin makine izlemede, titreşim hızı (mm/s) veya titreşim yer değiştirmesi (µm, mm) ölçülür. Hız, ivmeden tek integrasyonla, yer değiştirme ise çift integrasyonla elde edilebilir. İntegratörler bir analog devre veya bir yazılım rutini tarafından uygulanabilir.

Yer değiştirme ve hızın büyüklük sırası hakkında bir fikrimiz olsa da ivmeyi hayal etmek zor olabilir:

Sismik araştırmalarda 0,001 m/s²’nin altındaki ivmeler ölçülmektedir.

Bir ICE 3 yüksek hızlı trenin ortalama ivmesi 0,5 m/s²’dir.

Bir sprinter 4 m/s²’ye varan bir başlangıç ivmesine ulaşır.

Bir yarış arabası sürücüsü 50 m/s² hızlanabilir. Çoğu insan yaklaşık 60 m/s²’de bilincini kaybeder.

Bir Satürn V roketi, ilk kademenin alev almasıyla 40 m/s²’ye ulaşır.

100 m/s²’lik bir araba kazası insanın kemiklerini kırarken, 300 m/s²’lik bir kaza emniyet kemerinin kaburgaları kırması için yeterlidir. 1000 m/s² çoğu insan için ölümcül sınırdır. 1000 m/s² çoğu insan için ölümcüldür.

Zıplayan bir pire 3200 m/s²’ye ulaşabilir.

Beton bir zemine 1 m yükseklikten düşen bir dizüstü bilgisayar 20.000 m/s²’ye kadar dayanabilir.

Bir dikiş makinesinin iğnesi 60.000 m/s²’ye ulaşabilir.

100,000 m/s²’yi aşan ivmelere şu durumlarda rastlanır.

Neden Piezoelektrik Sensörler?

“Piezo” Yunanca sıkmak anlamına gelen bir kelimedir. Piezoelektrik bir malzeme gerildiğinde elektrik yükü üretir. Sismik bir kütle ile birleştirildiğinde titreşim ivmesiyle orantılı bir elektrik yükü sinyali üretebilir.

İvmeölçerlerin aktif elemanı, özenle seçilmiş bir seramik malzemeden oluşur. Mükemmel piezoelektrik özelliklere sahip Kurşun-Zirkonat Titanat (PZT) kullanılır. Özel olarak formüle edilmiş PZT, istikrarlı performans ve uzun süreli kararlılık sağlar. Kuvars ivmeölçerlere benzer yüksek kararlılık, piezoseramik algılama elemanının yapay yaşlanma süreci ile elde edilir. Seramiklerin hassasiyeti kuvars malzemelere kıyasla yaklaşık 100 kat daha yüksektir. Bu nedenle, piezoseramik ivmeölçerler düşük frekanslarda ve düşük ivmelerde daha iyi bir seçimdir.

Piezoelektrik ivmeölçerler, mutlak titreşimi ölçmek için en iyi seçenek olarak kabul edilmektedir. Diğer sensör türleriyle karşılaştırıldığında, piezoelektrik ivmeölçerlerin önemli avantajları vardır:

• Neredeyse hiç gürültü içermeyen son derece geniş dinamik aralık- şok ölçümü için olduğu kadar neredeyse algılanamayan titreşim için de uygundur
• Dinamik aralıkları boyunca mükemmel doğrusallık
• Geniş frekans aralığı, yüksek frekanslar ölçülebilir
• Kompakt ancak son derece hassas
• Hareketli parça yok- aşınma yok
• Harici güç gerekmez
• Neredeyse her amaca uygun çok çeşitli modeller mevcuttur
• Çıkış sinyalinin entegrasyonu hız ve yer değiştirmeyi sağlar

Aşağıdaki tabloda piezoelektrik ivmeölçerlere kıyasla diğer yaygın titreşim sensörü türleri gösterilmektedir:

Enstrümantasyon Nasıl Olmalıdır?

Piezoelektrik prensibi harici bir enerji gerektirmez. Algılama elemanının çıkışında ölçülen sinyal enerjisi, ivme enerjisinden üretilir. Sadece alternatif ivme ölçülebilir. Bu tip ivmeölçerler, yerçekimi ivmesi gibi gerçek bir DC yanıtı veremez.

Yüksek empedanslı sensör çıkışının önce düşük empedanslı bir sinyale dönüştürülmesi gerekir. IEPE uyumlu transdüserler söz konusu olduğunda bu, dahili elektroniğin görevidir. Bu elektronik devre bağlı cihazdan güç alır. Şarj çıkışı olan sensörler için harici bir şarj amplifikatörü gereklidir.

Sensör sinyalini işlemek için çeşitli ekipmanlar kullanılabilir. Yaygın olanlar şunlardır:

• Zaman alanı ekipmanı, örneğin RMS ve tepe değeri ölçerler
• Hız veya yer değiştirme oluşumu için tek veya çift integrasyon
• Filtreleme, frekans ağırlıklandırma, FFT ve çapraz korelasyon uygulamaları

Piezoelektrik Prensibi

Piezoelektrik bir malzeme transdüser muhafazasına sabitlenmiştir. Aşağıdaki şekil piezoelektrik etkiyi bir sıkıştırma diski yardımıyla göstermektedir. Bu, birbirine bakan iki elektrotlu bir seramik kapasitöre benzemektedir. Elektrot yüzeyine dik olarak etki eden bir kuvvet seramikte bir yük kaymasına neden olur ve elektrotlar boyunca bir voltaj olarak alınabilir.

Bir piezoelektrik ivmeölçer iki ana parçadan oluşur:

• Piezoelektrik malzeme
• Sismik kütle

Piezoelektrik malzemenin bir tarafı sensör tabanındaki sert bir direğe bağlıdır. Sismik kütle olarak adlandırılan kütle ise diğer tarafa bağlanır. İvmeölçer harekete maruz kaldığında, piezoelektrik eleman üzerine etki eden bir yerçekimi kuvveti oluşur. Newton Yasası’na göre bu kuvvet ivme ile sismik kütlenin çarpımına eşittir. Piezoelektrik etki ile uygulanan kuvvetle orantılı bir yük çıkışı üretilir. Sismik kütle sabit olduğu için yük çıkış sinyali kütlenin ivmesiyle orantılıdır.

Geniş bir frekans aralığında hem sensör tabanı hem de sismik kütle aynı ivme büyüklüğüne sahiptir. Dolayısıyla, sensör test nesnesinin ivmesini ölçer. Bir piezoelektrik ivmeölçer, rezonans tepe noktasına sahip mekanik bir alçak geçiren olarak kabul edilebilir. Sismik kütle ve piezoseramikler (artı diğer “esnek” bileşenler) bir yaylı kütle sistemi oluşturur. Tipik rezonans davranışını gösterir ve bir ivmeölçerin üst frekans sınırını tanımlar. Bu rezonans davranışı üst frekans sınırını belirler. Daha geniş bir çalışma frekansı aralığı elde etmek için rezonans frekansının artırılması gerekir. Bu genellikle sismik kütlenin azaltılmasıyla yapılır. Ancak sismik kütle ne kadar düşük olursa hassasiyet de o kadar düşük olur. Bu nedenle, yüksek rezonans frekansına sahip bir ivmeölçer, örneğin bir şok ivmeölçer, daha az hassas olacaktır. Öte yandan, yüksek hassasiyete sahip bir sismik ivmeölçer düşük rezonans frekansına sahiptir.

Şekilde, sabit bir ivme ile uyarıldığında bir ivmeölçerin tipik bir frekans tepki eğrisi gösterilmektedir.

Bu eğriden bazı faydalı frekans aralıkları türetilebilir:

• Rezonans frekansının yaklaşık 1/5’inde sensörün tepkisi 1,05’tir. Bu, daha düşük frekanslara kıyasla ölçülen hatanın %5 olduğu anlamına gelir.
• Rezonans frekansının yaklaşık 1/3’ünde hata %10’dur. Bu genellikle doğrusal “frekans aralığı” olarak kabul edilir.
• Yaklaşık %30 hata ile 3 dB sınırı rezonans frekansının yaklaşık yarım katında elde edilir.

Bunlar ivmeölçer tasarımına bağlı olarak değişebilen tipik değerlerdir.

Alt frekans sınırı esas olarak seçilen ön yükselticiye bağlıdır. Genellikle ayarlanabilir. Gerilim yükselteçlerinde düşük frekans sınırı, ivmeölçer, kablo ve yükselteç giriş kapasitansı ile yükselteç giriş direncinin oluşturduğu RC zaman sabitinin bir fonksiyonudur.

İvmeölçer Tasarımları

Temel işlev, yani mekanik ivmenin bir elektrik sinyaline dönüştürülmesi, her tür piezoelektrik ivmeölçer için aynıdır. Farklı piezoelektrik sistemlerin kullanılmasının nedeni, çeşitli ölçüm görevleri için bireysel uygunlukları ve çevresel etkilere karşı değişen hassasiyetleridir.

Mekanik-elektrik dönüşümü için üç farklı mekanizma kullanılır.

Kesme sistemi (“KS”)

Sıkıştırma sistemi (“KD”)

Bükme sistemi (“KB”)

Aşağıdaki tablo bu üç tasarımın avantaj ve dezavantajlarını özetlemektedir:

Kayma tasarımı, daha iyi performansı nedeniyle modern ivmeölçerlerin büyük bir kısmında uygulanmaktadır.

Aşağıdaki resimlerde mevcut ivmeölçerlerde kullanılan üç tasarım gösterilmektedir.

IEPE Standardı

Dahili bir ön yükselticiye sahip birçok ivmeölçer üretmektedir. Piezo-seramiklerin yüksek empedanslı şarj çıkışını daha uzun mesafelere iletilebilen düşük empedanslı bir voltaj sinyaline dönüştürür. Elektronik ivmeölçerler için farklı üreticilerin ekipmanlarıyla uyumluluk sağlayan köklü IEPE standardını kullanılır. IEPE, “Entegre Elektronik Piezo Elektrik” anlamına gelir. Aynı prensip için kullanılan diğer tescilli isimler ICP®, CCLD, Isotron®, Deltatron®, Piezotron® vb.

Çalışma Teorisi

Yerleşik devre sabit bir akım kaynağı tarafından beslenir. Bu sabit akım kaynağı cihazın bir parçası veya ayrı bir ünite olabilir. Hem besleme akımı hem de voltaj çıkışı aynı koaksiyel kablo üzerinden iletilir. Sensör çıkışında pozitif bir ön gerilim oluşur. Titreşim sinyali, modüle edilmiş bir ön gerilim voltajı olarak kaynağa geri iletilir. Cc kondansatörü sensör ön gerilimini cihaz girişinden uzaklaştırarak sıfır tabanlı bir AC sinyali sağlar. Yaygın IEPE uyumlu transdüserlerin çıkış empedansı 100 ohm’dan az olduğundan, kablo sinyal kalitesinden ödün vermeden birkaç yüz metre uzunluğa kadar çıkabilir. Pahalı düşük gürültülü kablolar yerine ucuz standart koaksiyel kablolar kullanılabilir.

Sabit akım 2 ila 20 mA arasında değişebilir (4 ila 20 mA standardı ile karıştırılmamalıdır). Sabit akım ne kadar düşük olursa çıkış empedansı ve dolayısıyla EMI’ye duyarlılık o kadar yüksek olur. Çoğu durumda 4 mA’lik bir sabit akım değeri iyi bir uzlaşmadır.

Bias voltajı, yani sensörün uyarılmadan DC çıkış voltajı, tipik olarak 12 ila 14 V arasındadır ve besleme akımı ve sıcaklığa göre değişir. Sensörün çıkış sinyali bu ön gerilim etrafında salınır. Hiçbir zaman negatif olamaz. Üst sınır, sabit akım kaynağının besleme gerilimi tarafından belirlenir. Bu besleme veya uyum gerilimi 24 ila 30 V arasında olmalıdır. Alt sınır dahili amplifikatör tarafından belirlenir.

Düşük Güçlü IEPE

Özellikle pille çalışan ekipmanlar için, 100 mW güç gerektiren 24 V uygunluk voltajından 4 mA sabit akımla bir sensör beslemesi sağlamak elverişsiz olabilir. Düşük Güçlü IEPE ivmeölçerler genellikle 4 ila 8 V’luk bir ön gerilime sahiptir. Bu nedenle 10 ila 12 V’luk bir uyum gerilimi yeterlidir. Sabit akım beslemesi, dönüştürücü modeline bağlı olarak 0,1 mA kadar düşük olabilir. Bu, dönüştürücünün güç tüketimini %99’a kadar azaltabilir.

Frekans Performansı

Genellikle entegre elektronikli transdüserlerinin alt frekans limiti, çoğu kesme ve bükme ivmeölçeri için 0,3 Hz ve sıkıştırma sensörleri için 3 Hz’dir. Üst frekans sınırı esas olarak sensörün mekanik özelliklerine bağlıdır.

Daha uzun kablolar söz konusu olduğunda, kapasitansları dikkate alınmalıdır.

Aşağıdaki diyagram, farklı kablo kapasitansları ve besleme akımları için frekans aralığı boyunca bir IEPE dönüştürücünün maksimum çıkış açıklığını göstermektedir. Kablo kapasitansı arttıkça çıkış açıklığı azalır. Bu etkinin nedeni, daha yüksek yük kapasitanslarında dahili amplifikatörün dönüş hızının azalmasıdır. Çok uzun kablolarla ± 6 V’luk tam çıkış aralığına yalnızca birkaç yüz Hertz’e kadar olan frekanslarda ulaşılabilir. Bu etki, IEPE besleme akımını artırarak belirli sınırlar dahilinde telafi edilebilir. Kablo kapasitansı 10 nF’ye kadar (100 m standart koaksiyel kablo) ve 4 mA besleme akımı için çıkış açıklığındaki azalma ihmal edilebilir.

Aşağıdaki diyagram, farklı kablo kapasitansları ve besleme akımlarının etkisi altında sensör elektroniğinin tipik frekans tepkisini göstermektedir. Daha yüksek kapasitanslarda üst frekans sınırı düşer. Bunun nedeni, çıkış direnci ve kablo kapasitansı tarafından oluşturulan alçak geçiren filtredir. 4 mA’de kablo kapasitansı, üst frekans sınırında azalma olmadan 50 nF’ye (500 m standart koaksiyel kablo) kadar çıkabilir.

Günümüzde çoğu uygulamada IEPE ivmeölçerler tercih edilmektedir. Ancak charge tipi ivmeölçerler bazı durumlarda daha üstün olabilmektedir. Aşağıdaki tabloda her iki sensör tipinin avantajları ve dezavantajları gösterilmektedir.

İvmeölçer Özellikleri

Kalibrasyon prosedürü, yeniden kalibrasyon için düzenli olarak Physikalisch-Technische Bundesanstalt’a (PTB) gönderilen bir transfer standardına dayanmaktadır.

Sensörler, birkaç istisna dışında, fabrika kalibrasyonuna karşılık gelen bireysel bir kalibrasyon çizelgesiyle birlikte tedarik edilir. Bu çizelgede hassasiyet, enine hassasiyet, yalıtım direnci, IEPE ön gerilim ve frekans tepki eğrisi gibi bireysel olarak ölçülen tüm veriler gösterilmektedir. Ek olarak, dönüştürücü için mevcut tüm tipik özellikler listelenmiştir.

Aşağıdaki bölümlerde her bir kalibrasyon sayfasında kullanılan parametreler açıklanmaktadır.

Hassasiyet

Charge çıkışlı bir piezoelektrik ivmeölçer ya bir şarj kaynağı ya da çok yüksek empedanslı bir voltaj kaynağı olarak kabul edilebilir. Sonuç olarak, ivme ve çıkış arasındaki ilişkiyi tanımlamak için charge hassasiyeti veya voltaj hassasiyeti kullanılır. 80 Hz veya 160 Hz’deki ve oda sıcaklığındaki charge hassasiyeti g veya m/s² başına pikokulomb cinsinden belirtilir (1 g = 9,81 m/s²).

IEPE çıkışlı ivmeölçerlerin hassasiyeti, g veya m/s² başına milivolt cinsinden voltaj hassasiyeti olarak belirtilir.

Bu kalibrasyonun toplam doğruluğu %1’dir ve aşağıdaki koşullar altında geçerlidir: f = 80 Hz, T = 23 °C, a = 10 m/s², ICONST = 4 mA.

Belirtilen doğruluk, çoğu ivmeölçer için belirtilen nominal hassasiyet toleransı ile karıştırılmamalıdır. Örneğin MMF marka KS84.100 ivmeölçer modeli, 100 mV/g nominal hassasiyetine göre ± %5 hassasiyet toleransına sahiptir. Hassasiyet için standart tolerans penceresi, aksi belirtilmediği takdirde, ± %20’dir. Bu nedenle, üretim ivmeölçerlerinin tam hassasiyeti, belirtilen tolerans dahilinde nominal hassasiyetten farklılık gösterebilir.

Charge hassasiyeti artan frekansla birlikte hafifçe azalır. Her on yılda yaklaşık %2 düşer. Hassas ölçümler için 80 Hz’den uzak frekanslarda gerekli frekans aralığında yeniden kalibrasyon yapılmalıdır.

Fabrikadan çıkmadan önce her ivmeölçer kapsamlı bir yapay yaşlandırma sürecinden geçer. Bununla birlikte, daha fazla doğal yaşlanma tamamen önlenemez. Tipik olarak ilk 3 yıl içinde %3 hassasiyet kaybı olur. Yüksek derecede doğruluk için yeniden kalibrasyon yapılmalıdır.

Frekans Tepkisi

Frekans tepkisinin ölçümü, dönüştürücünün mekanik olarak uyarılmasını gerektirir. İvme, bir referans ivmeölçerden gelen geri besleme sinyali ve bir kontrol döngüsü aracılığıyla frekans aralığı boyunca neredeyse sabit tutulur. Çoğu ivmeölçer, rezonans alanına kadar hassasiyetin dB cinsinden sapmasını gösteren ayrı bir frekans yanıtı eğrisi ile birlikte verilir. Örneğin üst 3 dB sınırı bu eğriden türetilebilir. Genellikle rezonans frekansının yaklaşık %50’sindedir. 10 sınırı ise rezonans frekansının 1/3’ü aralığında bulunabilir.

Pratikte, montaj koşulları birçok durumda idealden daha az olacaktır ve genellikle daha düşük bir rezonans frekansı ortaya çıkacaktır.

IEPE ivmeölçerlerin alt frekans sınırı, veri sayfasında verilen doğrusal frekans aralığında bulunabilir. 5, %10 ve 3 dB’lik sınırlar için belirtilmiştir. Charge tipi ivmeölçerler için, esas olarak harici elektronikler tarafından belirlendiği için bir alt frekans limiti belirtilme.

IEPE dönüştürücülerin frekans tepkisi uzun kablolarla değiştirilebilir.

Enine Hassasiyet

Bir transdüser geometrik ekseninde veya işaretli yön(ler)de ölçüm yapacaktır. Ancak, tasarımı ve malzeme toleransları nedeniyle diğer yönlerde de belirli bir hassasiyete sahiptir. Enine hassasiyet, ana hassasiyet eksenine dik ivmenin neden olduğu çıkışın ana yöndeki temel hassasiyete bölünmesiyle elde edilen orandır. Enine hassasiyet için bir şekil-sekiz eğrisi elde edilir

Maksimum sapması belirtilen değerdir. Enine hassasiyet f = 40 Hz’de ölçülür. Tipik olarak kesme ivmeölçerler için <%5 ve sıkıştırma ve eğilme tipleri için <%10’dur.

Maksimum Hızlanma

Genellikle teknik verilerde aşağıdaki limitler belirtilir:

• â+ pozitif çıkış yönü için maksimum hızlanma Test nesnesi dönüştürücüye doğru hareket eder.
• â- negatif çıkış yönü için maksimum hızlanma Test nesnesi dönüştürücüden uzaklaşır.
• âq maksimum enine ivme

Charge tipi ivmeölçerler için bu sınırlar yalnızca yapı tarafından belirlenir. Bu sınırlardan biri kazara aşılırsa, örneğin sensör yere düşürülürse, sensör genellikle çalışmaya devam eder. Ancak, bu tür olaylardan sonra ivmeölçerin yeniden kalibre edilmesi önerilir. Aşınmayı önlemek için sürekli titreşim belirtilen limitlerin %25’ini aşmamalıdır. En yüksek doğruluk gerektiğinde, hızlanma limitlerin %10’undan daha yüksek olmamalıdır.

İvmeölçer dahili IEPE elektroniği ile donatılmışsa, â+ ve â- sınırları genellikle amplifikatörün çıkış voltajı aralığı tarafından belirlenir.

Doğrusallık

Piezoelektrik ivmeölçerlerin mekanik algılama elemanları çok düşük doğrusallık hatalarına sahiptir. Belirtilen ölçüm aralığında genlik doğrusallık hatası genellikle %1’den az olacaktır.

IEPE çıkışlı sensörler için durum farklıdır. Sensör elektroniği, özellikle yüksek çıkış voltajlarında ek hatalara katkıda bulunacaktır. Tipik olarak doğrusallık hatası maksimum çıkış voltajının %70’i dahilinde %1’den az olacaktır.

Çalışma Sıcaklığı Aralığı

Üst sıcaklık sınırı, kurşun zirkonat titanat seramikler için yaklaşık 320°C olan dönüştürücü malzemenin Curie sıcaklığı ile belirlenir. Bu sıcaklığın üzerinde piezoelektrik özellikler kaybolur. Curie sıcaklığının altında zaten geri döndürülemez değişiklikler meydana geldiğinden, üst sıcaklık sınırı hassasiyetin %3’ten fazla değişmemesi ile tanımlanır. Yapıştırılmış transdüserler ve dahili amplifikatörlü transdüserler için sıcaklık sınırı, kullanılan yapıştırıcılar ve elektronik bileşenler tarafından tanımlanır. 120 °C’nin üzerinde, elektronik bileşenlerin sıcaklık hassasiyeti nedeniyle yalnızca şarj çıkışlı, yani entegre IEPE elektroniği olmayan transdüserler kullanılabilir.

Sıcaklık Katsayıları

Kalıcı değişikliklerin yanı sıra, bazı özellikler çalışma sıcaklığı aralığı boyunca değişir. Bu etkiler sıcaklık katsayıları aracılığıyla hesaplanabilir.

Charge transdüserleri için sıcaklık katsayıları charge hassasiyeti TK(Bqa) ve iç kapasitans TK(Ci) için belirtilmiştir. Bqa ve Ci sıcaklık katsayıları 150 pF kapasitansa sahip 1,5 m’lik bir kablo için geçerlidir.

Dahili IEPE elektroniğine sahip sensörler için sadece voltaj duyarlılığının sıcaklık katsayısı TK(Bua) belirtilmiştir.

Charge tipi ivmeölçerlerin sıcaklık katsayısını düşürmenin basit bir yolu vardır. Bqa, Bua ve Ci’nin sıcaklık katsayıları farklı olduğundan, sıcaklık davranışı bir kapasitör ile dengelenebilir. Charge amplifikasyonu için seri bir kapasitör veya yüksek empedanslı voltaj amplifikasyonu için paralel bir kapasitördür. Bu kapasitör şu şekilde hesaplanır:

Bu, dalgalanan sıcaklıklar durumunda faydalı bir gelişme olabilir. Kompanzasyondan sonra toplam hassasiyetin düşeceği göz önünde bulundurulmalıdır.

Sıcaklık Geçici Akımları

Yukarıda bahsedilen sıcaklık özelliklerine ek olarak, ivmeölçerler sıcaklık geçişlerine maruz kaldıklarında yavaşça değişen bir çıkış sergilerler. Bunun nedeni piroelektrik etki olarak adlandırılır. Bu olgu, sıcaklık geçici hassasiyeti baT olarak belirtilir.

Veri sayfalarında belirtilen baT değerleri, 1 Hz’lik bir alt frekans sınırıyla ölçülen ani bir sıcaklık değişiminden sonraki elektrik çıkışından hesaplanır.

Bu sorunu önlemek için, düşük frekanslı ölçümler için kesme tipi ivmeölçerler seçilmelidir. Pratikte, sıcaklık geçişlerine karşı sıkıştırma sensörlerinden yaklaşık 100 kat daha az duyarlıdırlar.

Sıcaklık sıçramaları özellikle 10 Hz’in altındaki frekans aralığında hata olarak kendini gösterir. Bu durum özellikle sıkıştırma transdüserleriyle yapılan hassas ölçümler için geçerlidir. Bükme prensibine dayalı transdüserler, sıcaklık geçici hassasiyeti açısından kesme ve sıkıştırma transdüserleri arasında yer alır. Sensörün strafor veya benzeri bir malzemeyle ısı yalıtımı yapılarak genellikle bir iyileşme sağlanabilir. Bu parazitler, ölçüm amplifikatöründe daha düşük kesme frekansının seçilmesiyle de ortadan kaldırılabilir. Eğer 10 Hz’in altında ölçümler yapılacaksa, genellikle kesme prensibine dayalı transdüserlerin kullanılması tavsiye edilir.

Temel Gerilme

Bir ivmeölçer gerilme değişimlerine maruz kalan bir yapıya monte edildiğinde, istenmeyen bir çıkış meydana gelebilir. Bu, piezoelektrik malzemeye iletilen gerilmeden kaynaklanır. Bu etki temel gerilme hassasiyeti baS olarak tanımlanabilir.

Belirtilen baS değerleri, sensörün 8 veya 15 Hz’de salınan bir bükme kirişine monte edilmesiyle belirlenir.

Temel gerilme çıkışı genellikle 500 Hz’in altındaki frekanslarda meydana gelir. Temel gerilme parazitini telafi etmek zordur çünkü ölçülen ivmeye benzer bir sinyalle kendini gösterir. Kesme tipi ivmeölçerler son derece düşük taban gerilme hassasiyetine sahiptir ve gerilme açısından kritik uygulamalar için seçilmelidir.

Manyetik Alanlar

Alternatif manyetik alanlar, algılama elemanında indüksiyon ve manyetostriksiyon yoluyla etki eder. Her iki etki de manyetik alan hassasiyeti baB’de birleştirilir.

Belirtilen baB değerleri B = 0,01 T manyetik akı yoğunluğunda ve f = 50 Hz frekansta ölçülmüştür.

Genel olarak, paslanmaz çelik kasalı ivmeölçerler, alüminyum kasalı ivmeölçerlere göre manyetik alanlara karşı daha iyi koruma sağlar.

Piezoelektrik ivmeölçerlerin manyetik alan hassasiyeti nispeten düşüktür ve genellikle ihmal edilebilir. Manyetik alanlar, f = 50 Hz ve katları olan elektrikli makinelerin yakınında parazit yapabilir.

Elektromanyetik alanların varlığında düşük parazit için bir ön koşul da iyi bir kablo korumasıdır. Bu özellikle charge çıkışı olan sensörler için önemlidir.

Bu bağlamda, toprak döngülerinden kaçınmak da önemlidir. Uzun ölçüm kabloları veya çok kanallı uygulamalar için dönüştürücünün yalıtımlı montajı önerilir. Bazı transdüserlerin sinyal toprağından izole edilmiş kılıfları vardır. Ayrıca aksesuar parçası olarak sunulan izolasyon flanşlarının kullanılması da tavsiye edilir.

Ses Basıncı

Yüksek ses basıncı seviyesi, algılama elemanına etki eden dönüştürücü kasasının deformasyonuna neden olabilir. Akustik hassasiyet bazı veri sayfalarında baP olarak belirtilir.

Ses basıncı hassasiyeti baP 134 dB’lik bir SPL’de ölçülür. Değerler 1 kPa’lık (154 dB) bir ses basıncıyla ilişkilidir, bu da ağrı eşiğinin çok üzerindedir ve pratikte sadece şok dalgalarıyla ortaya çıkar.

Akustik gürültü sadece çok yüksek ses seviyelerinde ölçüm hatalarına katkıda bulunur. Akustik gürültü hassasiyeti, sensörün üzerine monte edildiği yapının basınç kaynaklı hareketine verdiği tepki ile karıştırılmamalıdır.

Gürültü ve Çözünürlük

Piezoelektrik algılama elemanı tamamen kapasitif bir kaynak olarak kabul edilebilir. Bu nedenle sensörün kendisinde içsel gürültü yoktur. Tek gürültü katkısı, yerleşik elektronik devredeki elektronların sıcaklık hareketinden kaynaklanır. Sonuç olarak, bir gürültü spesifikasyonu yalnızca IEPE uyumlu sensörler için anlamlıdır.

İçsel gürültü sensörün çözünürlük sınırını belirler. Gürültü seviyesinin altındaki sinyaller ölçülemez.

Sinyal-gürültü oranı Sn, gürültünün neden olduğu hatanın bir ölçüsüdür. Ölçülen sinyal seviyesi (u) ile gürültü seviyesinin (un) oranının logaritmasıdır:

IEPE uyumlu ivmeölçerlerin içsel gürültüsü esas olarak frekansa bağlıdır.

Yaklaşık 100 Hz’in altında tipik 1/f özelliklerine sahiptir. 100 Hz’in üzerinde gürültü seviyesi frekanstan neredeyse bağımsızdır. Aşağıdaki resimde IEPE uyumlu bir ivmeölçerin tipik gürültü spektrumu gösterilmektedir:

Bir ivmeölçerin gürültüsünü eşdeğer ivme seviyesi olarak belirtmek faydalıdır. Bu amaçla, gürültü voltajı (un) dönüştürücü hassasiyetine (Bua) bölünür. Sonuç eşdeğer gürültü ivmesidir (an):

Un sadece tüm sensör tipleri için benzer olan elektronik devreye bağlı olsa da piezoelektrik algılama elemanının hassasiyeti eşdeğer gürültü ivmesini doğrudan etkileyecektir. Çok hassas bir piezo sistemi ile donatılmış bir dönüştürücünün en yüksek çözünürlüğü sağlayacağı görülebilir.

Transdüserin çözünürlük sınırının tahmin edilmesini sağlamak için, çoğu veri sayfasında gürültüye eşdeğer ivme sinyali doğrusal frekans aralığında bir RMS değeri olarak ve seçilen frekanslar için gürültü yoğunlukları olarak belirtilir.

Gürültü beyanı örneği:

İlgilenilen bir frekans aralığındaki eşdeğer gürültü ivmesini bulmak için, söz konusu frekans aralığındaki en düşük frekansın gürültü yoğunluğunu seçilmeli ve bunu üst ve alt frekanslar arasındaki farkın kareköküyle çarpılmalıdır.

Tüm bir ölçüm zincirinin içsel gürültüsünün değerlendirilmesi için sinyal koşullandırıcılar ve diğer cihazlar da dahil olmak üzere tüm bileşenlerin gürültüsü dikkate alınmalıdır.

En düşük titreşimler tespit edilecekse, ivmeölçer ve cihazların gürültü açısından dikkatle seçilmesi gerekir. Örnekler, bina titreşim izleme ve titreşime duyarlı ekipmanların (VC ve Nano kriterler) çalışmasıdır.

İç Kapasitans

Bireysel kalibrasyon sayfasındaki iç kapasitans Ci sadece charge tipi ivmeölçerler içindir. Transdüser yüksek empedanslı bir voltaj amplifikatörü ile kullanılıyorsa önemli olabilir. Belirtilen iç kapasitans değeri 1,5 m standart sensör kablosunu içerir. Bu kablo kapasitansı kalibrasyon sayfasında ayrıca belirtilmiştir. Gerçek iç kapasitansı elde etmek için değerinin sensör kapasitansından çıkarılması gerekir.

IP Derecesi

IEC 60529’a göre IP derecelendirmeleri, bir ürünün belirli çevre koşullarına uygunluğunu karakterize eder. IP numarasının ilk rakamı, nesnelerin ve tozun girmesine karşı koruma anlamına gelir. İkinci hane neme karşı korumayı işaret eder.

Enstrümantasyon

Charge Tipi Transdüserler

Charge tipi dönüştürücüler, hassas ölçüm sonuçları elde etmek için özellikle dikkat edilmesi gereken bazı özel özelliklere sahiptir:

• Her zaman özel düşük gürültülü kablolar kullanılmalıdır.
• Kablo uzunluğu 10 metreyi geçmemelidir.
• Ölçüm sırasında kablo hareket ettirilmemelidir.
• Tüm konektör somunları sıkılmalıdır.

Tercihen charge amplifikatörleri kullanılmalıdır. Yüksek empedans girişli AC voltaj amplifikatörleri kullanmak da mümkündür. Her iki prensip de aşağıda açıklanmıştır.

Charge Amplifikatörü

Charge tipi ivmeölçerler, çok yüksek empedanslı birkaç pikokulomb (1 pC = 1000 fC) aralığında bir çıkış sinyali üretir. Bu sinyalin standart AC ölçüm ekipmanı tarafından işlenmesi için düşük empedanslı bir voltaj sinyaline dönüştürülmesi gerekir.

Tercihen bu amaçla charge amplifikatörleri kullanılır. Bir chargeamplifikatörünün giriş katında kapasitif bir geri besleme devresi bulunur. Geri besleme döngüsü, uygulanan charge giriş sinyalini dengeler. Geri besleme sinyali daha sonra giriş yükünün bir ölçüsüdür. Şekilde tipik bir charge giriş aşaması gösterilmektedir.

Giriş yükü qin, amplifikatörün toplama noktasına (ters çevirme girişi) uygulanır. Kablo kapasitansı Cc, amplifikatör giriş kapasitansı Cinp ve geri besleme kapasitörü Cf’ye dağıtılır. Bu nedenle girişin düğüm denklemi şöyledir:

Elektrostatik denklemi kullanarak:

ve qc, qinp ve qf yerine yazılır:

Bir fark kuvvetlendiricinin evirici ve evirici olmayan girişi arasındaki gerilim farkı normal çalışma koşullarında sıfır olduğundan, charge kuvvetlendiricisinin giriş geriliminin uinp GND potansiyeline eşit olacağını varsayabiliriz. uinp=0 ile denklemi basitleştirebiliriz:

ve çıkış gerilimi uout için çözülür:

Sonuç, bir charge amplifikatörünün çıkış voltajının yalnızca charge girişine ve geri besleme kapasitansına bağlı olduğunu açıkça göstermektedir. Giriş ve kablo kapasitanslarının çıkış sinyali üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Bu, farklı kablo uzunlukları ve tipleri ile ölçüm yaparken önemli bir gerçektir.

Geri besleme direnci Rf, devreye DC kararlılığı sağlama ve amplifikatörün alt frekans sınırını tanımlama işlevine sahiptir. Aynı zamanda Rf, amplifikatörün alt frekans sınırını belirler.

Gösterilen devre bir charge amplifikatörünün sadece giriş katını temsil eder. Gerilim yükselticileri, tampon filtreler ve entegratörler gibi diğer aşamalar gösterilmemiştir.

Yüksek Empedanslı AC Gerilim Amplifikatörleri

Charge amplifikatörleri yerine, charge tipi transdüserlerle yüksek empedanslı voltaj amplifikatörleri kullanılabilir. Ancak bu durumda sensör, kablo ve amplifikatör girişinin kapasitansları dikkate alınmalıdır.

Yük hassasiyeti Bqa ve iç kapasitesi Ci bilinen bir ivmeölçerin voltaj hassasiyeti Bua hesaplanır:

Bqa ve Ci sensör veri sayfasında bulunabilir.

Sensör kablosunun kapasitansı Cc ve voltaj amplifikatörünün giriş kapasitansı Cinp dikkate alındığında, elde edilen voltaj hassasiyeti B´ua’dır:

B´u, Bua’dan daha düşük olacaktır. Tipik bir 1,5 m düşük gürültülü kablo Model 009 yaklaşık 135 pF kapasitansa sahiptir.

Alt frekans sınırı fl ayrıca Cc, Cinp ve Rinp tarafından da etkilenecektir:

Alt frekans sınırı, giriş direncinin azalmasıyla artar.

Örnek: İç kapasitansı 370 pF olan bir charge tipi ivmeölçer MMF marka KS56 model, 10 MOhms giriş direnci ve 20 pF kapasitansı olan tipik bir skop girişine bağlanır. Sensör kablosu 135 pF kapasitansa sahiptir.

Sonuç: Alt frekans sınırı yaklaşık 30 Hz olacaktır.

IEPE Transdüserler

IEPE uyumlu transdüserlerin bir özelliği de güç kaynağı ve ölçüm sinyalinin aynı kablo üzerinden iletilmesidir. Bu nedenle, IEPE uyumlu bir transdüser, charge tipi bir transdüser gibi, yalnızca bir tek uçlu blendajlı kablo gerektirir. Aşağıdaki şekil prensip devre şemasını göstermektedir.

Entegre sensör elektroniği 2 ila 20 mA aralığında sabit akımla beslenir. Tipik bir değer 4 mA’dir. Bazı pille çalışan cihazlar 1 mA’de bile çalışır.

Sabit akım Iconst, sensörün sinyal kablosuna beslenir.

Besleme akımı ve kablonun uzunluğu üst frekans sınırını etkileyebilir.

Cc ayırma kondansatörü DC bileşenlerini sinyal koşullandırma cihazından uzak tutar. Cc ve Rinp kombinasyonu bir yüksek geçiş filtresi görevi görür. Zaman sabiti, sensör sinyalinin tüm ilgili düşük frekans bileşenlerinin geçmesine izin verecek kadar yüksek olmalıdır.

Önemli:

• Bir IEPE transdüserine sabit akım regülasyonu olmayan bir voltaj kaynağı uygulanmamalıdır. Bu, dönüştürücüye hemen zarar verebilir.
• Sensör kablosunun yanlış polarizasyonu dahili elektronik aksamı derhal tahrip edebilir.

Aşağıdaki diyagramdan IEPE uyumlu dönüştürücülerin içsel bir kendi kendini test özelliği sağladığı görülebilir.

Cihazın girişindeki ön gerilim UBIAS aracılığıyla aşağıdaki çalışma koşulları tespit edilebilir:

• UBIAS < 2 V: kısa devre veya negatif aşırı yük
• 2 V < UBIAS < 18 V: Tamam, çıkış uygun aralıkta
• UBIAS > 18 V: pozitif aşırı yük veya giriş açık (kablo kopuk veya konektör gevşek)

İvmeölçer Montajı

Optimum montaj düzeninin seçilmesi doğruluğu önemli ölçüde artıracaktır.

En iyi performans için, özellikle yüksek frekanslarda, ivmeölçer tabanı ve test nesnesi temiz, düz, pürüzsüz, çiziksiz ve çapaksız yüzeylere sahip olmalıdır.

Çizilmiş bir ivmeölçer tabanı, düzlüğün yeniden sağlanması için bir alıştırma plakasına uygulanabilir. Alıştırma mümkün değilse, taşlama, nokta kaplama, frezeleme, tornalama vb. gibi diğer işleme süreçleri kabul edilebilir düz montaj yüzeyleri üretebilir.

Sensör ile titreşim kaynağı arasında sert bir mekanik bağlantı sağlamak da önemlidir. Sac veya plastik parçalar ve diğer ince ve esnek bileşenler ivmeölçer montajı için uygun değildir.

İstenmeyen sensör titreşimlerinden kaynaklanan hatalar simetrik montaj ile azaltılabilir. Tüm montaj bileşenleri dahil olmak üzere sensörün ağırlığı, test nesnesinin ağırlığına kıyasla düşük olmalıdır. Kural olarak sensör, test nesnesinin %10’undan daha ağır olmamalıdır.

Sensör ekseninin ve ölçüm yönlerinin yanlış hizalanması, özellikle yüksek büyüklükte enine titreşim mevcutsa, mümkün olduğunca düşük tutulmalıdır. Vidalı montaj kullanırken, vidanın dişli delikten daha uzun olmadığından emin olunmalıdır. Sensörün altında boşluk olmamalıdır.

İvmeölçerler için yaygın olarak aşağıdaki montaj yöntemleri kullanılır:

• Saplama cıvatası, yalıtım flanşı veya yapışkan ped ile saplama montajı
• Manyetik taban
• Balmumu, siyanoakrilat (örn. jel benzeri Loctite 454) veya epoksi yapıştırıcı ile yapıştırıcı
• Üç tek eksenli ivmeölçer ile üç eksenli ölçüm için montaj küpü
• El basıncı ile ivmeölçer probu
• Hareketli prob uçlu ivmeölçer (KST94)

Diyagram, ilave kütle ve azaltılmış montaj sertliğinin bir sonucu olarak bazı montaj yöntemlerinin tipik yüksek frekans performansını karşılaştırmaktadır. Kaplin rezonanslarına ilave kütleler ve azaltılmış sertlik neden olur.

1: El tipi prob

2: Vidalı yapışkan pedli ince çift taraflı yapışkan bant

3: Vidalı yapışkan pedli balmumu

4: Vidalı yapışkan ped ile anında yapıştırıcı

5: Balmumu ile doğrudan

6: İnce çift taraflı yapışkan bant, doğrudan

7: Anında yapıştırıcı, doğrudan

8: Saplama cıvatası

İvmeölçerler M3, M5, M8 ve M10 gibi farklı diş boyutlarına sahip olabilir.

Birçok sensör tipi, bir aksesuar kiti içeren “/01” seçeneği ile mevcuttur. Kit, en uygun montaj aksesuarlarını içerir.

İvmeölçer Kablolaması

Kablolar ve konektörler genellikle bir ölçüm zincirinin en zayıf halkasıdır.

Doğru sensör kablosunun seçilmesi, charge tipi ivmeölçerler için özellikle önemlidir. Koaksiyel bir kablo bükülmeye veya gerilmeye maruz kaldığında bu durum kapasitansta yerel değişiklikler oluşturabilir. Bunlar, triboelektrik etki olarak adlandırılan yük taşınımıyla sonuçlanacaktır. Üretilen yük sinyali sensör çıkışından ayırt edilemez. Bu durum, charge transdüserleri ile düşük titreşim ölçümü yaparken sorun yaratabilir. Kablonun test nesnesine kelepçelenmesi önerilir.

Önemli: Charge tipi transdüserler için düşük gürültülü kabloların konektörleri kesinlikle temiz tutulmalıdır. Fişin içindeki kir veya nem yalıtım direncini azaltabilir ve böylece sensörün alt frekans sınırını artıracaktır.

Kural olarak, charge tipi sensörlerin kablo uzunluğu 10 m’yi geçmemelidir.

IEPE transdüserleri özel düşük gürültülü kablolar gerektirmez. Herhangi bir standart koaksiyel kablo ile bağlanabilirler.

Güçlü elektromanyetik alanlar hata sinyallerine neden olabilir. Bu durum özellikle charge tipi transdüserler için geçerlidir. Bu nedenle sensör kablosunun jeneratörler, AC dönüştürücüler veya motorlar gibi elektromanyetik kaynaklardan mümkün olduğunca uzağa yönlendirilmesi önerilir. Kablo, güç hatları boyunca yönlendirilmemeli ve dik açıyla geçmemelidir.

Sensör gövdesindeki bağıl kablo hareketi (kablo kırbacı) hatalı sensör çıkışlarına neden olabilir. Minyatür ivmeölçerler ve sıkıştırma tasarımları (örneğin Metra’nın “KD” modelleri) özellikle hassastır. Bu sorun, kabloların uygun şekilde bağlanmasıyla önlenebilir. Metra, bu amaç için 004 ve 020 kablo kelepçelerini sunmaktadır. Yapışkanlı kablo kelepçeleri veya “O”-Halkalar da aşağıdaki resimde gösterildiği gibi uygundur.

Kabloyu sabitlerken, sensör kablonun mekanik geriliminden korunmak için yeterince gevşek bırakılmalıdır.

Ölçüme başlamadan önce tüm konektörlerin dikkatlice sıkıldığından emin olunmalıdır. Gevşek konektör somunları tipik bir ölçüm hatası kaynağıdır. Pense kullanılmamalıdır. Elle sıkmak yeterlidir. Erkek dişe az miktarda diş kilitleme bileşiği uygulanabilir. İzolatörün kirlenmesi önlenmelidir.

Metra standart ivmeölçer kabloları aşağıdaki konektörlere sahip olabilir:

• Microdot: UNF 10-32 dişli koaksiyel konektör
• Subminiature: M3 dişli koaksiyel konnektör
• TNC: UNF7/16-28 dişli ve IP44 ile koaksiyel konektör
• BNC: bayonet kapamalı koaksiyel konektör
• Binder 707: M5 dişli dairesel 4 pinli konektör (Metra için modifiye edilmiştir)
• Binder 711: M9 dişli dairesel 4 pinli konektör
• Binder 713: M12 dişli ve IP67 ile dairesel 4 pinli konektör
• Binder 718: M8 dişli ve IP67 ile dairesel 4 pinli konektör
• 1/4-28 UNF: 1/4-28 UNF dişli 4 pinli konektör

Toprak Döngülerinden Kaçınma

Sensörler ve AC ölçüm cihazları ile bağlantıda en yaygın hata kaynağı toprak döngüleridir. Bunlar sensör ve cihaz arasındaki elektrik devresindeki istenmeyen potansiyel farklılıklarının bir sonucudur. Bu tür sorunlar genellikle toprak veya topraklama kabloları boyunca meydana gelir. Olası nedenler şunlardır:

• Sensör ve cihaz arasındaki uzun mesafe
• Topraklama ağındaki yetersiz kablolar üzerinden gerilim düşümü
• Topraklama sisteminde önemli akım geçişlerine neden olabilecek güçlü elektrik motorlarına yakın ölçüm

Bu potansiyel farklılıklar sensör kablosunun blendajı boyunca dengeleme akımlarına neden olabilir. Sonuç, cihazın girişindeki sensör sinyaline bir hata bileşeni olarak eklenecek voltaj düşüşleridir. Tipik olarak, bu hata sinyalleri 50 veya 100 Hz’de ya da darbeli sürücülerin varlığında daha yüksek frekanslarda güçlü frekans bileşenlerine sahiptir.

Bu nedenle sensör montaj yeri ile cihaz arasındaki akım yolu elektrik izolasyonu ile kesilmelidir.

Aşağıdaki pratik yöntem genellikle toprak döngülerini önlemeye yardımcı olur:

Topraklamadan tamamen kaçınılamıyorsa, tüm ölçüm zinciri yalnızca bir noktada topraklanır. Dönüştürücü, bir ön yükseltici (gerekirse) ve kablo blendajı toprak / toprak potansiyelinden yalıtılır. Gerekirse, cihaz tarafında koruyucu toprak veya toprak ile bir bağlantı yapılır.

Ölçüm sisteminde tek bir merkezi topraklama noktası özellikle önemlidir.

İzole tabana sahip ivmeölçerler seçmenizi öneririz. İzolasyon flanşları da uygundur.

IEEE 1451.4’e Uygun Akıllı İvmeölçerler

IEEE 1451 standardı, dijital veri toplama sistemlerinin artan önemine uygundur. IEEE 1451, temel olarak tamamen dijital çıkışlı sensörler için protokol ve ağ yapısını tanımlar. Bununla birlikte, IEEE 1451.4 bölümü, geleneksel IEPE uyumlu bir çıkışa sahip olan, ancak ek olarak bir “Elektronik Veri Sayfası” için bir bellek içeren “Karma Mod Sensörleri” ile ilgilidir. Bu veri deposu “TEDS” (Transdüser Elektronik Veri Sayfası) olarak adlandırılır. 64 + 256 bitlik bellek, kullanıcının ilgisini çekebilecek tüm önemli teknik verileri içerir. Bellek boyutundaki kısıtlamalar nedeniyle veriler farklı kodlama formatlarında paketlenir.

Transdüser Elektronik Veri Sayfası çeşitli avantajlar sağlar:

• Birçok ölçüm noktasında ölçüm yaparken, farklı sensörlerin belirli bir girişe ait olarak tanımlanmasını kolaylaştıracaktır. Ölçüm sistemi kalibrasyon verilerini otomatik olarak okur. Şimdiye kadar, seri numarası, ölçülen miktar, hassasiyet vb. gibi kullanılan transdüserlerin teknik özelliklerini içeren bir veri tabanına sahip olmak gerekiyordu. Kabloyu işaretlemek ve takip etmek gerekmez, bu da çok zaman alır.
• Ölçüm sistemi kalibrasyon verilerini otomatik olarak okur. Önceden, seri numarası, ölçülen miktar, hassasiyet vb. gibi kullanılan transdüserlerin teknik özelliklerini içeren bir veri tabanına sahip olmak gerekiyordu.
• Sensörün kendi kendini tanımlaması, bir dönüştürücünün minimum zaman ve çalışma ile değiştirilmesine olanak tanır (“Tak ve Çalıştır”).
• Sensör veri sayfaları genellikle kaybolur. TEDS sensörü temel teknik verileri içerir. Bu nedenle, veri sayfası elinizin altında olmasa bile ölçümü gerçekleştirebilirsiniz.

IEEE 1451.4 standardı IEPE standardına dayanmaktadır. Bu nedenle TEDS transdüserleri yaygın IEPE transdüserleri gibi kullanılabilir. Blok diyagram TEDS’in prensibini göstermektedir.

Sabit bir akım kaynağı uygulanırsa, sensör normal bir IEPE uyumlu sensör gibi davranır. Dahili uçucu olmayan bellek DS2430A veya DS2431’in programlanması ve okunması da sensör kablosu üzerinden yapılır. İletişim Maxim’in 1-Wire® protokolünü kullanır. Veri alışverişi için negatif polariteye sahip TTL seviyesi kullanılır. Bu, sensör içindeki analog ve dijital sinyalleri iki basit diyotla ayırmayı mümkün kılar.

TEDS Belleğindeki Sensör Verileri

Temel TEDS

Belleğin 64 bitlik bir kısmı uygulama kaydı olarak adlandırılır. Sensörü tanımlamak için genel bilgiler içeren Temel TEDS olarak adlandırılan bilgileri içerir.

Model ve sürüm numarası: Metra bu konumda kodlanmış bir model numarası saklar. Gerçek model numarası, örneğin “KS78C100”, web sayfalarımızın indirme bölümünde bulabileceğiniz “Üretici Model Numaralandırma Dosyası” olarak adlandırılan IEEE 1451.4 standardına uygun bir *.xdl dosyası aracılığıyla çözülebilir.

Seri numarası: Bu, sensörün kasası üzerinde bulunan gerçek seri numarasıdır.

Üretici kodu: IEEE tarafından atanan üreticiye özel bir numaradır. Metra’nın üretici numarası 61’dir. Üretici kodlarının tam listesi burada bulunabilir: http://standards.ieee.org/develop/regauth/manid/public.html

Temel TEDS yalnızca üretici tarafından değiştirilebilir ve saklanabilir.

Şablon No. 25

Kalibrasyon verileri 256 baytlık bir bellek bölümünde saklanır. Verilerin düzenlenmesi TEDS şablonlarında tanımlanmıştır. Çoğu durumda ivmeölçerler için standart şablon no. 25 uygulanacaktır. Bazı anahtar bitleri belleğin bir transfer fonksiyonu içerip içermediğini belirler. Ek olarak rezonans veya alt frekans sınırı gibi tipik verileri içerir. Ayrıntılı olarak, şablon no. 25 aşağıdaki verileri içerir:

1. V/m/s² cinsinden hassasiyet: Verilen kalibrasyon tablosuna göre referans koşullarda hassasiyet değeri
2. Hz cinsinden hassasiyet kalibrasyon frekansı
3. Hz cinsinden alt frekans sınırı: Sensör veri sayfasına göre tipik değer
4. Ölçüm yönü: Üç eksenli ivmeölçerler için geçerlidir (0 = X; 1 = Y; 2 = Z; 3 = veri yok)
5. Gram cinsinden sensör ağırlığı
6. Pozitif hızlanma için çıkış sinyalinin polaritesi: 0 = pozitif, 1 = negatif
7. Hz cinsinden düşük geçiş frekansı (sensör bir düşük geçiş filtresi içeriyorsa)
8. Hz cinsinden rezonans frekansı: Sensör veri sayfasına göre tipik değer
9. On yılda yüzde cinsinden genlik eğimi
10. Kelvin başına yüzde cinsinden sıcaklık katsayısı: Sensör veri sayfasına göre tipik değer
11. Kalibrasyon tarihi (DD.MM.YY)
12. Kalibrasyonu yapan kişinin baş harfleri (3 büyük harf)
13. Gün cinsinden kalibrasyon aralığı: Bir sonraki kalibrasyona kadar önerilen süre

Müşteri tarafından aksi talep edilmediği sürece Metra, aktarım fonksiyonu olmayan versiyonu kullanır.

Bu veriler üreticinin kalibrasyon laboratuvarı tarafından veya daha sonra diğer kalibrasyon laboratuvarları tarafından değiştirilebilir.

İvmeölçer ürünlerimiz ve sunduğumuz çözümler için aşağıdaki İvmeölçer Sensör sayfamıza göz atabilirsiniz.

Destek istediğiniz konular için: destek@rmc.com.tr