İvmeölçer Seçimi – Bir İvmeölçer Nasıl Seçilir?
Hangi tip ivmeölçer kullanmalıyım? Charge, IEPE ve MEMS tipi ivme sensörlerinin avantajları/dezavantajları nelerdir?
O kadar çok ivmeölçer türü vardır ki, hangi tip ivmeölçer kullanılacağını seçmek genellikle zor olmaktadır. Bir IEPE ivme sensörü, yaklaşık 5 Hz’de yüksek geçiş filtresine sahip olacakken, Charge tipi ivme sensörü, doğası gereği, yaklaşık 0,1 Hz’de etkili bir yüksek geçiş filtresine sahip olacaktır. Bu nedenle, her iki ivmeölçer tipi de DC seviyelerini bize gösteremeyecektir. Charge tipi ivme sensörleri genellikle IEPE tipi ivme sensörlerine göre daha düşük bir frekans bant genişliğine sahip olacaktır. Bununla birlikte, charge tipi ivmeölçerler daha yüksek sıcaklıklarda kullanılabilir.
Ne tür bir ivme sensörü kullanmalıyım?
Her iki durumda da yüksek geçiş filtresi sensör işlevinin içinde veya bir parçası olarak bulunur ve bu nedenle ayarlanamaz.
Dikkate alınması gereken başka bir ivmeölçer türü ise köprü tabanlı (MEMS) ivme sensörleridir. Bu tip sensörler DC’ye kadar ölçüm yapabilecek kabiliyettedir. Köprü tabanlı bir ivmeölçer, Wheatstone köprüsünü temel alır (gerinim ölçerlerde kullanıldığı gibi). Köprü tabanlı ivmeölçerler genellikle diğer ivmeölçer türlerinden daha düşük bir bant genişliğine sahip olurlar.
Voltaj Çıkışlı IEPE İvmeölçerler
Bu tip ivmeölçerler, piezoelektrik kristalden gelen yükü sensörden ayrılmadan önce dönüştüren entegre bir devre içerir; bu voltaj daha sonra standart bir koaksiyel kablo üzerinden iletilebilir. Koaksiyel kablo kullanılmasının sebebi ise, bu kabloların daha kararlı olmaları ve doğal olarak parazite karşı bağışık olmalarıdır.
IEPE ivme sensörlerinin maksimum çalışma sıcaklığı 125ºC’dir ve bu ivmeölçerlerin 185ºC’ye kadar sıcaklıklara dayanabilen bazı yüksek sıcaklık çeşitleri de vardır. Ayrıca 900ºC’nin üzerindeki yüzey sıcaklıklarında çalışabilen su soğutmalı bir ivmeölçer de bulunmaktadır. IEPE İvmeölçerler, minimum arayüz/enstrümantasyon ile ölçüm ekipmanına veya bir bilgisayara bağlanabilir ve şarj amplifikatörü gerektirmez. İvmeölçer tarafından üretilen sinyaldeki gürültüyü azaltmak için ivmeölçere kararlı, sabit bir akım kaynağı tarafından güç verilmesi önemlidir. Düşük empedanslı ivmeölçerlerin dezavantajı, sensörün dahili olarak sabit bir aralığa ve zaman sabitine sahip olmasıdır, bu da potansiyel olarak bazı uygulamalarda kullanımlarını sınırlandırır.
Dikkate alınacak faktörler
- Sistemi çalıştırmak için daha fazla uzmanlık gerektirir
- Sabit hassasiyet. Aralık ve zaman sabiti sensör içinde sabittir.
- Birim başına daha pahalıdır.
- Bir charge tipi ivme ölçerden daha düşük çalışma sıcaklığına sahiptir.
- Daha düşük sağlamlıktadır.
Charge Çıkışlı İvmeölçerler
Bu tip ivmeölçerde, piezoelektrik ivmeölçere uygulanan kuvvetle orantılı olarak bir yük yayılacaktır. Bu şarj doğrudan kablodan aşağıya iletilecek ve alıcı ucunda bir şarj amplifikatörü bulunan özel bir düşük gürültülü kablo gerektirecektir. Şarjlı ivmeölçerler yüksek empedansa sahiptir ve özellikle IEPE ivmeölçerlerin kullanılamadığı yüksek sıcaklık uygulamalarına (185°C’den fazla) uygundur. Bu sensörlerin yüksek empedanslı yapıları nedeniyle, sensörü ölçüm ekipmanına bağlarken kullanılacak düşük gürültülü bir kabloya ihtiyaç duyduklarına dikkat etmek önemlidir. Bunun nedeni, kullanılan kablonun sinyal üzerinde etkili olmasıdır; kablodaki hareket bu sinyali bozabilir. Kablo uzunluğunun sensörden gelen sinyal üzerinde önemli bir etkisi olacağını da unutmamak önemlidir ve ivmeölçer ile şarj amplifikatörü arasında kısa bir kablo olması tavsiye edilir. Düşük gürültülü şarj amplifikatörleri veya entegre düşük geçiş filtreli amplifikatörler kullanılabilir, bu da şarj amplifikatöründen gelen sinyalin daha fazla filtreleme olmaksızın kullanılabileceği anlamına gelir. Bir şarj sisteminin bir IEPE sistemine göre ana avantajı, ivmeölçerin daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilmesidir. Şarj sistemleri, tümü şarj amplifikatörü tarafından kontrol edilen zaman sabiti, kazanç ve normalleştirme nedeniyle genellikle daha çok yönlüdür.
Dikkate alınacak faktörler
- Kablo gürültüsü sonuçları etkiler ve çözünürlüğü azaltır – Düşük Gürültülü Kablo kullanılmalıdır.
- Ek enstrümantasyon gereksinimi ve özel düşük gürültülü kablolar ile daha maliyetlidir.
- Sinyalin yüksek empedanslı doğası, onu gürültüye karşı daha savunmasız hale getirir.
- Sistemi çalıştırmak için daha fazla uzmanlık gerektirir.
- Konektörlerdeki kire karşı hassastır.
Hassasiyet ve Çözünürlük
İhtiyacınız olan ölçüm aralığını göz önünde bulundurun. Bir IEPE ivmeölçer, voltaj çıkışıyla sınırlıdır, bu nedenle kullandığınız hassasiyetin, olası ölçümünüzün tüm aralığını kapsaması gerekir.
Bir ivme ölçerin hassasiyeti, hızlanma birimi başına geri dönen voltaj/yük (mV/g veya pC/g) olarak verilir. Yüksek seviyeli titreşimleri ölçen uygulamalar için daha düşük çıkışlı bir ivmeölçer, düşük titreşimleri ölçen uygulamalar için ise daha yüksek çıkış önerilir.
Örneğin, 0,1 g ivme ölçen 10mV/g çıkışlı bir İvmeölçer, 1mV voltaj döndürür. Bu durumda, daha yüksek çözünürlüklü bir ölçüm elde etmek için daha yüksek çıkışlı bir ivmeölçer tavsiye edilir.
500g’lik bir ivmeyi ölçen 100mV/g çıkışlı bir ivmeölçer, 50v’lik bir voltaj döndürür. Bu durumda, okuma enstrümantasyonunun kısıtlamaları dahilinde bir okuma elde etmek için daha düşük çıkışlı bir ivmeölçer tavsiye edilir.
İvmeölçer Ağırlığı
Bir yapının titreşimini ölçerken, ivmeölçer eklemek titreşimi değiştirir. Bu etkiyi en aza indirmek için, ivmeölçer test edilecek yapının toplam ağırlığının %10’undan daha ağır olmamalıdır.
Zemin İzolasyonu ve Montaj
İletken yüzeylere monte edilen ivmeölçerler için, hatalı verileri önlemek için zeminden izole edilmiş bir değişkenin tercih edilmesi önemlidir. Bunun nedeni, ivmeölçer ile okuma enstrümantasyonu arasındaki toprak voltajlarındaki bir farktır ve bu da bir topraklama döngüsüne neden olur. Detaylı bilgi için “İvmeölçerlerin Montajı” isimli yazımızı okuyabilirsiniz.
Kütle
Kütle yüklemesi, bir test öğesine kütle eklemenin etkisi olarak tanımlanır ve o öğenin dinamik özelliklerini değiştirir. Bu fenomeni görmek için videoyu izleyebilirsiniz.
Sıcaklık Aralığı
Charge tipi ivmeölçerler genellikle 260°C’ye kadar çalışırken, standart IEPE ivmeölçerler 125°C’ye kadar çalışır. Bunun gereksinimlerinize uygun olduğundan emin olmalısınız.
Kalibrasyon
İvmeölçerler düzgün bir şekilde kullanılırsa onlarca yıl dayanabilir, ancak düzenli kalibrasyon önemlidir, yaşla birlikte işler değişebilir… Sanırım hepimiz bu duyguyu biliyoruz!
Kablo Seçimi
Düşük gürültülü ve Düşük gürültülü olmayan kablolar arasındaki fark…
İvmeölçerleri kullanırken doğru kabloyu kullanmak önemlidir. Düşük gürültülü bir kabloyla bir charge tipi ivmeölçer kullanılmalıdır. Düşük gürültü terimi, kablonun elektrik gürültüsü yerine triboelektrik gürültüyü (hareket kaynaklı gürültü olarak da bilinir) azaltma kabiliyetini ifade eder. Bu indirgeme, iç dielektrik tabakanın dış yüzeyine bir grafit veya gümüş sargının dahil edilmesiyle gerçekleştirilir. Düşük gürültülü olmayan bir kablo kullanılırsa, kablonun hareketi verilere ek bir sinyal ekleyerek veri analizinde hatalara neden olur.
Bir IEPE ivmeölçer çok daha toleranslıdır ve neredeyse her tür kabloyla kullanılabilir. Daha geleneksel koaksiyel kablo, bu ivmeölçerler için yaygın olarak kullanılmaktadır. Tesisinizde hem Charge hem de IEPE ivmeölçerler kullanılıyorsa, yanlış kablo kullanımından kaynaklanan olası hataları önlemek için tüm kabloları düşük gürültülü tipte olacak şekilde standart hale getirmek en iyisidir.
