Вкт 10 вибропреобразователь руководство по эксплуатации

Вибропреобразователь ВКТ предназначен для вибрационного контроля насосов, компрессоров, электродвигателей и другого динамического оборудования.

Датчики вибрации, вибродатчики

В настоящее время системы диагностики промышленного оборудования стали нормой. Машины и механизмы сегодня подвергаются ремонту только в тех случаях, когда в работе узлов начинаются малейшие сбои, а диагностическая и мониторинговая аппаратура указывает на развитие какой-либо неисправности. Во многом этому способствуют установленные в системах контроля вибродатчики, которые по характеру и масштабам изменения вибрации предоставляют обширную вибрацию. Использование получаемых данных позволяет точно диагностировать оборудование и вовремя рационально устранять возникающие дефекты.

Общие сведения о датчиках вибрации

Принцип действия датчиков вибрации прост. Благодаря встроенному чувствительному элементу, установленный на оборудовании датчик преобразует механические колебания различных агрегатов, например, насосов, электродвигателей, турбин и другого оборудования в пропорциональные электрические сигналы.

В общем случае все датчики вибрации можно классифицировать по следующим параметрам:

• по типу чувствительных элементов: ёмкостные, индукционные, пьезоэлектрические;
• по наличию встроенных микросхем;
• по виду выходных электросигналов;
• по способам крепления оборудования.

Главное в вибродатчике – чувствительный элемент. В этом смысле каждый тип измерительного преобразователя имеет свои достоинства и недостатки.

Ёмкостные. Этот тип преобразователей используется в так называемых бесконтактных измерениях, когда непосредственное воздействие измерительного прибора на оборудование недопустимо. Дело в том, что главным недостатком приборов ёмкостного типа является низкий уровень помехозащищённости. Именно поэтому такие преобразователи устанавливаются на определённом расстоянии от испытуемого оборудования, образующим воздушный конденсатор. Он заряжается постоянным напряжением в 200 В, что позволяет получать переменное напряжение, возникающее в результате вибросмещений на испытуемом агрегате.

Индукционные. В отличие от ёмкостных, этот вид преобразователей обладает повышенной степенью надёжности и помехоустойчивости. Однако использование индукционных вибродатчиков сильно ограничено. Во-первых, они могут применяться лишь при частоте вибраций не более 500 Гц, а во-вторых, они имеют внушительные массу и габариты, что приводит к сильным искажениям результатов измерений.

Пьезоэлектрические. Вид преобразователей виброускорения – акселерометры, представляющие собой два пьезоэлектрических диска с закреплённой на них тяжёлой массой, которая в свою очередь нагружена жёсткой пружиной. В результате вибраций этой массы создаются переменные усилия на пьезоэлементы, что приводит к возникновению на обкладках дисков напряжения, величина которого пропорциональна прилагаемым усилиям, и соответственно, виброускорению. Вибрационные пьезодатчики широко применяются для измерения высокочастотных виброускорений, частота которых может достигать 20 кГц.

Вибродатчики ООО «Комдиагностика»

Компания «Комдиагностика» представляет датчики вибрации собственного производства со встроенной электроникой ICP-стандарта, отвечающие действующим ГОСТам, которые используются как самостоятельно, так и в составе систем диагностики, мониторинга и защиты насосно-компрессорного оборудования опасных производств. Купить вибродатчик этого типа можно для агрегатов, установленных на объектах химической, газовой, нефтеперерабатывающей промышленности, а также энергетических комплексов.

В состав пьезоэлектрического ICP-сенсора входит непосредственно пьезоэлемент, внутренний предусилитель сигнала и специальный электростатический экран. Подключение датчика происходит по двухпроводной схеме. Питание обеспечивается источником постоянного тока – до 20 мА, а на выходе прибор выдаёт напряжение с переменной составляющей 8 В и постоянной – 10 В.

Основными параметрами ICP-вибродатчиков являются:

• коэффициент передачи – отношение значения выходного сигнала к входному;
• чувствительность, представляющая собой величину, обратную коэффициенту передачи;
• диапазон измерения;
• полоса частот пропускания.

Основные преимущества датчиков вибрации производства компании «Комдиагностика»:

• большой выбор, обеспечивающий работу в широком частотном диапазоне;
• отличные показатели линейной амплитудной характеристики в широком динамическом диапазоне;
• возможность использования с интеграторами, включёнными на выход вибропреобразователя;
• высокое качество исполнения, обеспечивающее минимальную зависимость от различных внешних факторов, таких как перепады температуры, давления, влажности, воздействия магнитных и электрических полей, ударных нагрузок, промышленных помех и других;
• малогабаритная конструкция, обеспечивающая хорошие показатели чувствительности в отношении к собственной массе;
• точное соответствие характеристик заявленным в технической документации параметрам;
• возможность исполнения во взрывозащитных вариантах.

Ещё одним бесспорным преимуществом является приемлемая цена видробатчиков ООО «Комдиагностика». Собственное производство позволяет отпускать продукцию напрямую без каких-либо дилерских сетей и других посредников. Поэтому купить датчики вибрации здесь всегда выгодно.

Звоните! Качественные датчики вибрации промышленного назначения доступны. А если возникли вопросы, наши специалисты всегда дадут на них ответы и предоставят исчерпывающие профессиональные консультации.

Источник

Датчики вибрации

Каталог компактных датчиков вибрации с выходом 4-20 мА или цифровыми интерфейсами RS 485 Modbus RTU для контроля состояния подшипников, электродвигателей, вентиляторов и других механизмов или элементов системы.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816. Диапазон измерения: 0. 25 мм/с; 10. 1000 Гц . Выходной сигнал: 4. 20 мА. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +125 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 9,6. 32 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816. Диапазон измерения: 0. 50 мм/с; 10. 1000 Гц . Выходной сигнал: 4. 20 мА. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +125 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 9,6. 32 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816. Диапазон измерения: 0. 25 мм/с; 10. 1000 Гц . Выходной сигнал: 4. 20 мА. Взрывозащита: сертификат ATEX, II 3D Ex tc IIIC T110°C Dc X; II 3G Ex nA IIC T4 Gc X. Температурный диапазон эксплуатации: -20. +60 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 9,6. 32 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816. Диапазон измерения: 0. 25 мм/с; 10. 1000 Гц . Выходной сигнал: 4. 20 мА + PNP NC. Регулировка задержки переключения: 1. 60 с. Температурный диапазон эксплуатации: -25. +80 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь, пластмасса PBT. Питание: 18. 32 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816. Диапазон измерения: 0. 50 мм/с; 10. 1000 Гц . Выходной сигнал: 4. 20 мА + PNP NC. Регулировка задержки переключения: 1. 60 с. Температурный диапазон эксплуатации: -25. +80 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь, пластмасса PBT. Питание: 18. 32 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816. Диапазон измерения: 0. 25 мм/с; 0 . 6000 Гц . Выходной сигнал: 4. 22 мА + 2xPNP NC. Аналоговый вход: 0/4. 20 мА. Интерфейс: USB. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +60 °C. Материал корпуса: металл, цинковый сплав с покрытием. Питание: 9,6. 30 V DC. Подключение: разъем М12 5 pin, M8 4 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816. Диапазон измерения: 0. 500 мм/с; 2 . 1000 Гц . Выходной сигнал: 4. 22 мА + 2xPNP NC. Аналоговый вход: 0/4. 20 мА. Интерфейс: USB. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +60 °C. Материал корпуса: металл, цинковый сплав с покрытием. Питание: 9,6. 30 V DC. Подключение: разъем М12 5 pin, M8 4 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816 и температуры. Диапазон измерения: 0. 46 мм/с; 10. 4000 Гц . Интерфейс: RS 485 Modbus RTU. Температурный диапазон эксплуатации: -40. +105 °C. Материал корпуса: металл, сплав цинка. Питание: 5 V DC / 24 V DC. Подключение: кабель 3 м с разъемом М12 5 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816 и температуры. Диапазон измерения: 0. 46 мм/с; 10. 4000 Гц . Интерфейс: RS 485 Modbus RTU. Температурный диапазон эксплуатации: -40. +105 °C. Материал корпуса: металл, сплав цинка. Питание: 5 V DC / 24 V DC. Подключение: кабель 0,15 м с разъемом М12 5 pin.

Тип: датчик вибрации и температуры. Диапазон измерения: 0. 45 мм/с; 2. 1000 Гц . Выходной сигнал: 2xPNP/NPN NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +80 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 18. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации и температуры для больших машин (300 кВт, > 600 об/мин). Диапазон измерения: 0. 45 мм/с; 2. 1000 Гц . Выходной сигнал: 2xPNP/NPN NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +80 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 18. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации и температуры для больших машин (300 кВт, 120. 600 об/мин). Диапазон измерения: 0. 45 мм/с; 2. 1000 Гц . Выходной сигнал: 2xPNP/NPN NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +80 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 18. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации и температуры для малых машин ( 600 об/мин). Диапазон измерения: 0. 45 мм/с; 2. 1000 Гц . Выходной сигнал: 2xPNP/NPN NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +80 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 18. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации и температуры для малых машин ( 0. 45 мм/с; 2. 1000 Гц . Выходной сигнал: 2xPNP/NPN NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +80 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 18. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816 и температуры. Диапазон измерения: 0. 46 мм/с; 10. 4000 Гц . Интерфейс: RS 485 Modbus RTU. Температурный диапазон эксплуатации: -40. +105 °C. Материал корпуса: металл, алюминий. Питание: 10. 30 V DC. Подключение: кабель 2 м с разъемом М12 5 pin.

Тип: датчик вибрации по ISO 10816 и температуры. Диапазон измерения: 0. 46 мм/с; 10. 4000 Гц . Интерфейс: RS 485 Modbus RTU. Температурный диапазон эксплуатации: -40. +105 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 10. 30 V DC. Подключение: кабель 9 м.

Источник

Октава-ЭлектронДизайн

Приборостроительное объединение
тел.: (495) 225-55-01, (499) 136-82-30
E-mail: info@octava.info

Вибродатчики для приборов серий ОКТАВА и ЭКОФИЗИКА

Приборы серий ОКТАВА и ЭКОФИЗИКА могут использоваться в самых разных задачах, связанных с измерениями вибрации.

Наиболее распространенными являются задачи оценки вредного воздействия вибрации на рабочих местах, а также в помещениях жилых и общественных зданий. Очень близко к этой теме стоит вопрос оценки вибрационных характеристик машин и механизмов с позиций стандартов вибрационной безопасности. Как правило, для этих целей в качестве вибродатчиков используют пьезоакселерометры со встроенной электроникой (типа IEPE или ICP), такие как АР2082М, АР2038Р, АР2037-100, АР98 и др. Применение датчиков со встроенной электроникой позволяет избавиться от помех, вызванных трибоэлектрическим эффекктом, а также уйти от от проблемы зависимости чувствительности измерительного канала от емкости кабеля.

Для измерения сильных ударных вибраций можно использовать миниатюрные акселерометры пониженной чувствительности, например, АР2019 или АР2031. Их можно также рекомендовать для измерения вибраций легких конструкций.

Для слабых вибраций, характерных, например, для строительных конструкций или сейсмических приложений подойдут акселерометры повышенной чувствительности, например АР2006 фирмы Глобал Тест (Россия) или 393BXX фирмы PCB Piezotronics (США).

Одна из проблем оценки воздействия вибрации на фундаменты и конструкции зданий состоит в необходимости измерения пиковой виброскорости в диапазоне частот от нескольких долей герца до нескольких сот герц. Большинство первичных преобразователей скорости (велосиметры), например, геофоны, имеют резонанс в этой области частот или не подходят по другим причинам. Наиболее распространенным сегодня является метод измерения, основанный на применении акселерометров с последующим интегрированием во временной области. Однако наш опыт работы с пьезоакселерометрами показывает, что такой подход дает осмысленные результаты только для частот выше нескольких герц, а лучше — выше 10 Гц. Поэтому поиск первичного преобразователя для измерения пиковых виброскоростей во всем диапазоне частот, предусмотренном стандартами, продолжается.

Вибропреобразователи АР2082М (Глобал Тест, Россия) предназначены для измерения вибраций на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий. Эти акселерометры могут использоваться в большинстве случаев за исключением очень сильных ударных процессов.

ПРИМЕЧАНИЕ. Вибропреобразователь АР2082М выпускается в двух вариантах исполнения: чувствительностью 100 мВ/g и 500 мВ/g. Ниже в таблице приведены технические характеристики исполнения АР2082М-100, так как оно оптимально подходит для большинства задач, в которых применяются приборы серий ОКТАВА и ЭКОФИЗИКА.

Вибропреобразователь АР2038Р (Глобал Тест, Россия) выпускается в трех вариантах исполнения: чувствительностью 10, 100 и 500 мВ/g. Исполнение АР2038Р-10 можно рекомендовать для измерений общей и локальной вибрации на рабочих местах. В исполнении АР2038Р-100 этот датчик близок по характеристикам к АР2082М, но обладает несколько бОльшим вертикальным размером, поэтому не может быть применен в комплекте с полужесткими резиновыми дисками общей вибрации.

Близким аналогом АР2038Р является вибропреобразователь 1V151HC (ГТЛаб, Россия), который выпускается в таких модификациях (10, 100, 500 мВ/g)

Одно из главных удобств вибропреобразователей АР2038Р и 1V151HC — наличие сквозного центрального отверстия, которое позволяет крепить датчик длинным винтом (М5) и ориентировать любым образом в плоскости основания.

Все упомянутые датчики датчика могут подключаться к приборам, поддерживающим преобразователи ICP, IEPE и аналогичным.

В стандартной поставке датчики оснащаются кабелем с тремя выходами BNC.

Технические характеристики датчиков АР2082М, АР2038Р, 1V151HC

Вибропреобразователи АР2037-100 и АР2098-100 могут применяться для измерений вибраций машин и механизмов, а также вибраций на полу в помещениях жилых и общественных зданий и на рабочих местах.

Вибропреобразователь АР2099-100 обладает пониженным уровнем собственных шумов и особенно рекомендуется для измерений слабых вибраций.

Все три датчика могут подключаться ко входам приборов, поддерживающих подключение преобразователей типа ICP, IEPE и аналогичных.

В стандартной поставке датчики оснащаются кабелем с разъемами 10-32UNF (к датчику) и BNC (к прибору).

Технические характеристики датчиков АР2037-100, АР2098-100, АР2099-100

Адаптер: 003ОП,
004ОП

Адаптеры: 002КР,
022КРН, 022КБ, АР5022

Допускается
использование.
Адаптеры:
002КР, 022КР, 022КБ, АР5022

Для ориентировочных
замеров и
исследований.
На жестких и плоских
поверхностях.

Адаптер: 001ОТ

Производственные
и коммунальные
вибрации. Может
использоваться
для измерений
вибрации порядка
1 мм/с 2 .
Адаптер: 004ОП

Только для
ориентировочных
замеров Не рекомендуется ДН-4-Э, 1-комп. Не рекомендуется AP2031, 1-комп.
АР2022, 3-комп. — — — Для установки
на тонкие пластины

Слабые вибрации
строительных и
инженерных
конструкций.

Источник

Поверка и калибровка вибропреобразователей

Поверка вибропреобразователей регламентируется ГОСТ Р 8.669-2009 «Государственная система обеспечения единства измерений. Виброметры с пьезоэлектрическими, индукционными и вихретоковыми вибропреобразователями. Методика поверки». Она может быть первичной или периодической и различаться набором операций. Рассмотрим подробнее в таблице.

Таблица 1. Операции, выполняемые при поверке вибропреобразователя по ГОСТ Р 8.669-2009

Наименование операции	Пункт ГОСТ	Обязательность проведения операции при поверке
Первичной	Периодической
Внешний осмотр	10.1	Да	Да
Проверка электрического сопротивления изоляции пьезоэлектрического вибропреобразователя	10.3	Да	Да
Опробование	10.4	Да	Да
Определение электрической емкости пьезоэлектрического вибропреобразователя	10.8	Да	Да
Определение действительного значения коэффициента преобразования вибропреобразователя	10.11	Да	Да
Определение относительного коэффициента поперечного преобразования пьезоэлектрического вибропреобразователя	10.12	Да	Нет
Определение неравномерности частотной характеристики вибропреобразователя	10.13	Да	Да
Определение нелинейности амплитудной характеристики вибропреобразователя	10.14	Да	Нет
Определение частоты установочного резонанса пьезоэлектрического вибропреобразователя	10.15	Да	Нет
Определение основной относительной погрешности вибропреобразователя	10.17	Да	Да

• Операции внешнего осмотра предполагает отбраковку вибропреобразователя по внешним признакам, а именно по повреждениям резьбы, кабеля и т.д.
• Операции из пунктов 10.3 и 10.8 ГОСТ предполагают определение электрических параметров пьезоэлектрического вибропреобразователя, а именно сопротивления изоляции и ёмкости преобразователя. Эти параметры определяются потому, что от них зависит коэффициент преобразования датчика и устойчивость его к внешним помехам.

Перечисленные выше операции проводятся без подключения датчика к какой-либо вибрационной установке.

Далее следуют операции опробования и определения действительного значения коэффициента преобразования. При опробовании датчик подключается к вибростенду и с помощью системы управления задается вибрация и проверяется наличие на выходе преобразователя сигнала соответствующей формы. Определения действительного коэффициента преобразования имеет цель определить соответствие коэффициента преобразования датчика на базовой частоте паспортному значению.

Далее определяется коэффициент поперечного преобразования – чувствительность датчика к вибрации, действующей не по оси вибропреобразователя, неравномерность частотной характеристики – величина, определяющая точность измерений вибропреобразователя в рабочем диапазоне частот, нелинейность амплитудной характеристики – характеристика, определяющая точность измерений в рабочем диапазоне амплитуд.

Также при поверке определяются частота установочного резонанса вибропреобразователя и рассчитывается его основная относительная погрешность.

Калибровка вибропреобразователей регламентируется набором ГОСТ ИСО 16063, являющимся переводом соответствующих международных стандартов. В этот набор входят:

• ГОСТ ISO 16063-1-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 1. Основные положения [2];
• ГОСТ ISO 16063-11-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 11. Первичная вибрационная калибровка методами лазерной интерферометрии [3];
• ГОСТ ISO 16063-12-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 12. Первичная вибрационная калибровка на основе принципа взаимности [4];
• ГОСТ ISO 16063-21-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 21. Вибрационная калибровка сравнением с эталонным преобразователем [5];
• ГОСТ ISO 16063-31-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 31. Определение коэффициента поперечного преобразования [6].

Как видно из названий стандартов, они описывают практически те же самые операции, что и ГОСТ Р 8.669-2009.

Отличия отечественного стандарта от международных заключаются, в основном, в выборе набора используемых частот и амплитуд.

Рассмотрим проведение первичной и периодической поверок вибропреобразователя с помощью систем ВС-321 и ВС-421.

Состав поверочной установки

В состав вибрационной поверочной установки обычно включаются:

• эталонный вибропреобразователь или (набор эталонных вибропреобразователей);
• вибростенд с усилителем мощности (или набор вибростендов);
• контроллер с высокоточными ЦАП и АЦП;
• ПК со специализированным программным обеспечением.

Наличие набора вибропреобразователей и вибростендов позволяет получить больший рабочий диапазон частот и амплитуд, нежели чем при наличии одного стенда и вибропреобразователя.

Операции поверки

При определении действительного коэффициента преобразования вибропреобразователь крепят на вибростенд и задают вибрацию с базовой частотой и ускорением, обычно не менее 10 м/с².

При этом собирается схема, приведенная на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема определения действительного коэффициента преобразования и неравномерности ЧХ с использованием поверочной установки ВС-321

Коэффициент преобразования определяют по формуле:

(1), где 

• К_д – действительное значение коэффициента преобразования поверяемого вибропреобразователя, мВ/м·с^-2;
• а_д– виброускорение, задаваемое поверочной виброустановкой, т.е. показания эталонного вибропреобразователя, м/с²;
• U_су – показания вольтметра, измеряющего напряжение на выходе поверяемого вибропреобразователя, мВ.

При определении неравномерности частотной характеристики эту же операцию повторяют на наборе частот в рабочем диапазоне частот.

В качестве частот берется либо третьоктавный ряд (пункт 10.5.3 ГОСТ Р 8.669-2009), либо 6 частот равномерно распределенных по рабочему диапазону, при этом обязательно должны быть использованы начальная и конечная частоты (пункт 5.1 ГОСТ ИСО 16063-21-2013).

Для каждой из частот значение коэффициента определяется по формуле, приведенной выше.

Конечная неравномерность вычисляется по формуле:

2), где

y – неравномерность АЧХ, %

К_д – коэффициент преобразования на базовой частоте;

К_дi – коэффициент преобразования на i-той частоте.

Схема с последовательным вычислением коэффициента преобразования для каждой из частот описана в ГОСТ Р 8.669-2009 и применяется повсеместно. Недостатком описанного подхода является необходимость при определении ЧХ вибропреобразователей последовательно подавать все частоты третьоктавного ряда, что приводит к достаточно большим временным затратам. Использование автоматизированных систем не устраняет данный недостаток – и в данном случае подстройка амплитуды и измерения происходят на всех частотах. В свою же очередь использование широкополосного сигнала возбуждения регламентировано ГОСТ ISO 16063-21-2013 [5].

Для решения этой проблемы в системах ВС-321 и ВС-421 был разработан метод поверки вибропреобразователей с использованием широкополосного случайного сигнала.

При использовании этого инновационного подхода измерения на всех частотах проводятся одновременно, что позволяет значительно сократить время измерения ЧХ поверяемого преобразователя.

Апробация метода прошла в ФГБУ ГНМЦ Минобороны РФ. В процессе практической апробации метода было проведено 10 измерений коэффициента преобразования (градуировок) акселерометра пьезоэлектрического 4371 на центральных частотах 1/3 – октавного ряда в диапазоне частот от 10 до 12500 Гц с помощью системы измерительной виброакустической ВС-321. Далее проведено сравнение с градуировкой на синусоидальном сигнале, используя ту же систему ВС-321, и градуировкой на государственном первичном специальном эталоне единиц длины, скорости и ускорения при колебательном движении твердого тела в диапазоне частот 3·10^-1 — 1·10⁴ Гц ГЭТ 58-84.

Результаты апробации показаны ниже.

Рисунок 2. Результаты апробации алгоритма калибровки. ЧХ акселерометра 4371

По оси абсцисс отложены центральные частоты 1/3 – октавного ряда в Гц, по оси ординат отложены значения коэффициента преобразования акселерометра в пКл.

Как видно из результатов апробации, относительная разница градуировок на ШСВ и синусе  составила 0,63 %, в то же время на ШСВ и ГЭТ 58-84 минус 1,13 %.  При этом максимальное значение относительного СКО по результатам 10 измерений во всем диапазоне частот от 10 до 12500 Гц составило 0,097 %. Таким образом, результаты апробации доказывают, что применение широкополосного случайного сигнала для определения ЧХ вибропреобразователей возможно в поверочных установках второго разряда [8].

Второй инновацией, реализованной в системах фирмы ВИСОМ является использование для определения ЧХ метода замещения.

При использовании метода замещения измерения частотной характеристики проходят в два этапа:

• сначала на вибростенд крепятся эталонный акселерометр и так называемый рабочий акселерометр;
• производится вычисление ЧХ рабочего акселерометра по эталону;
• эталонный датчик снимается, вместо него крепится поверяемый датчик;
• вычисляется ЧХ поверяемого датчика по рабочему;
• вычисленные ЧХ перемножаются, при этом получается ЧХ поверяемого датчика по эталону.

Рисунок 3. Схема определения ЧХ акселерометра с использованием метода замещения

Таким образом,

(3), где

• F_п(i) – значение коэффициента преобразования поверяемого датчика на i-той частоте;
• F_р(i) – значение коэффициента преобразования рабочего датчика на i-той частоте;
• F_э(i) – значение коэффициента преобразования эталонного датчика на i-той частоте;
• F_кэ(i) – значение АЧХ канала, к которому подключаются поверяемый и эталонный датчики  i-той частоте;
• F_кр(i) – значение АЧХ канала, к которому подключен рабочий датчик на i-той частоте.

При вычислениях, описанных выше, сокращается неидентичность входных каналов, кроме того, согласно зарубежным исследованиям проведение расчета ЧХ с использованием метода замещения уменьшает неопределенность измерений в 5 раз по сравнению с классической схемой( [9], [10]). 

При этом, для экономии времени результаты вычисления характеристики рабочий/эталонный датчик могут быть сохранены в файл и использованы в дальнейшем.

 При определении нелинейности амплитудной характеристики вибропреобразователя на стенде задают базовую частоту и вычисляют действительный коэффициент преобразования по формуле     (1) не менее чем при пяти амплитудах, одна из которых должна быть минимальной, а вторая – максимальной.

Затем для всех коэффициентов вычисляю среднее значение и нелинейность АХ датчика:

Для определения относительного коэффициента поперечного преобразования вибропреобразователя акселерометр устанавливают на вибростол поверочной виброустановки с помощью специального устройства таким образом, чтобы главная ось его чувствительности была перпендикулярна к направлению колебаний.

Пример такого приспособления приведен в ГОСТ ИСО 16063-31-2013 и показан на рисунке ниже. Подобное механическое приспособление поставляется к системам ВС-321 и ВС-421 по отдельному заказу.

Рисунок 4. Приспособление для определения относительного коэффициента поперечного преобразования.

На рисунке выше:

1. Винт для изменения положения восьмиугольного приспособления для крепления калибруемого преобразователя;
2. Калибруемый преобразователь; 
3. Приспособление для крепления калибруемого преобразователя; 
4. Эталонный преобразователь; 
5. Стол вибровозбудителя (вибростол).

Датчик устанавливают с шагом в 30 градусов и доля каждого значения вычисляют коэффициент преобразования. Процедуру повторяют три раза и для каждого положения вычисляют среднее значение коэффициента преобразования — K_Псрi.

 (6)

Затем по формулам вычисляют значение относительного коэффициента поперечного преобразования.

Для определения частоты установочного резонанса вибропреобразователя  ГОСТ Р 8.669-2009 предлагает использовать три схемы:

• с использованием высокочастотного вибростенда и эталонного датчика;
• с использованием пьезовозбудителя;
• ударный метод с использованием стальных шаров.

Такие же три схемы описаны и в зарубежных стандартах, например в BS 6955-22: Calibration of vibration and shock pick-ups — Part 22: Acceleration resonance testing [11].

Первых два подхода имеют существенные недостатки.

Первый способ  в настоящее время этот не реализуем, так как большинство вибропреобразователей имеют частоту резонанса от 20 кГц, а некоторые — до 70 или 90 кГц.

Например, один из наиболее распространенных акселерометров – АР2037 имеет частоту установочного резонанса не менее 45 кГц [12]. А вибростендов, работающих в частотном диапазоне до 50 кГц – существует только один [13]. Остальные высокочастотные стенды имеют в лучшем случае  диапазон до 20 кГц. Второй способ лишен недостатков предыдущего — физических ограничений стенда — однако требует наличия пьезоэлемента, который надо где-то заказывать.

Поэтому в состав системы ВС-421 разрабатывается установка для обнаружения резонанса ударным методом. Внешний вид установки показан на рисунках ниже.

Рисунок 5. Установка для определения установочного резонанса вибропреобразователей ударным методом.

Кронштейн Падающий шар Направляющая трубка Рабочее тело Регистрирующее устройство Поверяемый вибропреобразователь Согласующий усилитель

Рисунок 6. Установка для обнаружения резонансов ударным методом, смонтировано рабочее тело диаметром 75 мм.

Для определения резонанса на рабочее тело с закреплённым акселерометром сбрасывают шарик, и проводят спектральный анализ сигнала с вибропреобразователя. Точкой резонанса считается максимум СПМ данного сигнала, где фаза приближается к 90°.

При поверка датчика по ГОСТ Р 8.669-2009 также производится расчет основной относительной погрешности вибропреобразователя. Формулы для расчета приведены в пункте 10.17 ГОСТ.

Поверка вибропреобразователя с помощью ВС-321 и ВС-421

Перед проведением поверки необходимо задать основные параметры системы, выполняющей измерения. Это делается с помощью окна задания метрологических параметров, вызываемого через соответствующую кнопку, расположенную на панели риббона «Конфигурация».

Рисунок 7. Окно задания метрологических параметров

К основным параметрам системы относятся:

• наименование системы, в том числе серийный номер. Эта информация будет отображаться в протоколе о поверке;
• дата поверки системы;
• таблица основной относительной погрешности воспроизведения виброускорения при доверительной вероятности 0,95. Эта информация будет использована для расчета основной относительной погрешности вибропреобразователя (пункт 10.17 ГОСТ Р 8.669-2009), и берется из протокола поверки системы.

Далее задаются собственно параметры измерений, а именно параметры поверяемого датчика, эталона и настройки измерений. Эти настройки задаются в окне параметров, показанном на рисунке ниже.

Рисунок 8. Окно настройки параметров поверки вибропреобразователей

Параметры поверяемого датчика выбираются из базы данных, в которой хранятся:

• наименование датчика и его производитель;
• начальная и конечная частоты рабочего диапазона, начальная и конечная амплитуды рабочего диапазона;
• номинальный коэффициент преобразования и базовая частота;
• пределы неравномерности ЧХ, отклонения коэффициента от номинального значения, относительного коэффициента поперечного преобразования, частоты установочного резонанса и т.д.

Кроме параметров поверяемого преобразователя, необходимо также выбрать стенд/стенды и соответствующие эталоны.

Рисунок 9. Задание настроек эталонного вибропреобразователя

Для эталонного вибропреобразователя в обязательном порядке задается его частотная характеристика по частотам, на которых будет производится поверка. Эти данные будут использованы при определении действительного значения виброускорения на частотах.

Затем задаются основные настройки измерений.

Рисунок 10. Настройки измерений, проводимых при поверке

К ним относятся:

• Тип поверки – первичная или периодическая. Этот тип определяет набор шагов в мастере;
• Режим измерений. Данный параметр определяет тип сигнала и алгоритм вычисления ЧХ преобразователя;
• Настройки расчета фазы поверяемого преобразователя;
• Используется ли метод замещения или нет;
• Каналы, к которым подключен датчик и т.д.

Также настраиваются параметры отчета, который автоматически создается после завершения измерений.

Рисунок 11. Настройки отчета

Проведение измерений

Поверка в зависимости от типа (первичная или периодическая) состоит из одного или четырех шагов.

На первом шаге происходит опробование (пункт 10.4 ГОСТ Р 8.669-2009), определяется действительное значение коэффициента преобразования акселерометра (пункт 10.11 ГОСТ Р 8.669-2009) и его частотная характеристика (пункт 10.13 ГОСТ Р 8.669-2009).

Рисунок 12. Определение частотной характеристики вибропреобразователя с помощью Visprobe SL

При начале измерений показывается окно с инструкциями о том, какие датчики надо установить на стенд и к каким каналам их необходимо закрепить.

Рисунок 13. Пример окна с инструкциями, которые показываются перед запуском измерений

После того, как датчики установлены в соответствии с инструкциями, необходимо нажать кнопку «Продолжить». После этого система начинает измерения.

На втором шаге происходит определение нелинейности амплитудной характеристики (пункт 10.14 ГОСТ Р 8.669-2009).

На третьем шаге происходит определение относительного коэффициента поперечного преобразования (пункт 10.12 ГОСТ Р 8.669-2009). При этом дополнительно показываются сообщения о необходимости повернуть датчик на определенный угол, как на рисунке ниже.

Рисунок 14. Cообщение о необходимости повернуть датчик

На четвертом шаге определяется частота установочного резонанса (пункт 10.15 ГОСТ Р 8.669-2009) акселерометра.

По завершении всех шагов автоматически рассчитывается основная относительная погрешность акселерометра (пункт 10.17 ГОСТ Р 8.669-2009) и создается отчет.

«Висом» — услуги и продукция для поверки и калибровки

В продуктовой линейке «Висом» есть системы для поверки и калибровки вибропреобразователей, виброметров, шумомеров, микрофонов. Также на базе предприятия работает аккредитованная поверочная лаборатория.

Остались вопросы по теме статьи или хотите получить коммерческое предложение? Свяжитесь с отделом продаж или со специалистами технической поддержки «Висом»:

• Звоните: +7 (4812) 777-007 (поддержка), +7 (4812) 777-001 (отдел продаж)
• Пишите: support@visom.ru (поддержка), az@visom.ru (отдел продаж)
• Отвечаем в мессенджерах: +7 (920) 310-90-29 (WhatsApp, Telegram, Viber)

Литература

1. ГОСТ Р 8.669-2009 ГСИ. Виброметры с пьезоэлектрическими, индукционными и вихретоковыми вибропреобразователями. Методика поверки.
2. ГОСТ ISO 16063-1-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 1. Основные положения.
3. ГОСТ ISO 16063-11-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 11. Первичная вибрационная калибровка методами лазерной интерферометрии.
4. ГОСТ ISO 16063-12-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 12. Первичная вибрационная калибровка на основе принципа взаимности.
5. ГОСТ ISO 16063-21-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 21. Вибрационная калибровка сравнением с эталонным преобразователем.
6. ГОСТ ISO 16063-31-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 31. Определение коэффициента поперечного преобразования .
7. Кувыкин Ю.А., Соколов И.Н. Использование широкополосного случайного сигнала для определения частотных характеристик вибропреобразователей // Вестник Метролога, No. 2, 2018. pp. 8-13.
8. ГОСТ Р 8.800-2012 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений виброперемещения, виброскорости и виброускорения в диапазоне частот от 1∙10-1 до 2∙104 Гц.
9. Gatzwiller K. Calibration at Toyota Motor Corporation using Vibration Transducer Calibration System Type 9610.
10. Licht T.R., Andersen H. Trends in Accelerometer Calibration // Technical Review. 1987. No. 2. pp. 23-42.
11. BS 6955-22: Calibration of vibration and shock pick-ups — Part 22: Acceleration resonance testing — General methods.

Вибропреобразователи ВКТ являются датчиками со встроенной схемой преобразования.

Принцип действия вибропреобразователей основан на преобразовании механических колебаний датчика в сигнал, пропорциональный виброускорению, и дальнейшей обработке полученного сигнала схемой преобразования. В зависимости от исполнения вибропреобразователя сигнал с чувствительного элемента преобразуется в нормированный токовый выход от 4 до 20 мА, пропорциональный величине СКЗ (либо пиковому значению, размаху) виброскорости (ускорения, перемещения).

Вибропреобразователи ВКТ изготавливаются в одноосевом исполнении. В зависимости от типа выходного сигнала вибропреобразователи ВКТ представлены в следующих исполнениях: ВКТ-10, ВКТ-11, ВКТ-12, ВКТ-20, ВКТ-21, ВКТ-22, ВКТ-30, ВКТ-31, ВКТ-32.

Описание вибропреобразователей ВКТ представлено в таблице 1.

Таблица 1 — Описание вибропреобразователей ВКТ

Наименование	Описание
1	4
ВКТ-10	выходная величина: среднеквадратичное значение (далее по тексту — СКЗ) виброскорости, тип выходного сигнала: токовая петля 4-20 мА
ВКТ-11	выходная величина: пиковое значение (далее по тексту — ПИК) виброскорости, тип выходного сигнала: токовая петля 4-20 мА
ВКТ-12	выходная величина: размах виброскорости; тип выходного сигнала: токовая петля 4-20 мА
ВКТ-20	выходная величина: СКЗ виброускорения, тип выходного сигнала: токовая петля 4-20 мА
ВКТ-21	выходная величина: ПИК виброускорения, тип выходного сигнала: токовая петля 4-20 мА

Продолжение таблицы 1

1	4
ВКТ-22	выходная величина: размах виброускорения; тип выходного сигнала: токовая петля 4-20 мА
ВКТ-30	выходная величина: СКЗ виброперемещения, тип выходного сигнала: токовая петля 4-20 мА
ВКТ-31	выходная величина: ПИК виброперемещения, тип выходного сигнала: токовая петля 4-20 мА
ВКТ-32	выходная величина: размах виброперемещения; тип выходного сигнала: токовая петля 4-20 мА

Вибропреобразователи ВКТ имеют взрывозащищенное исполнение с маркировкой взрывозащиты 0Ex ia IIC Т6…Т4 Ga Х или 1Ex ia IIC T6…T4 Gb X, в зависимости от материала корпуса.

Конструктивно вибропреобразователи ВКТ состоят из герметичного корпуса, в котором расположен чувствительный элемент и схема преобразования сигнала. Подключение вибропреобразователей к внешним цепям осуществляется через разъем, находящийся на корпусе датчика.

Заводские номер в виде цифрового кода, наносятся на корпус средства измерений методом лазерной гравировки.

Знак поверки вибропреобразователей ВКТ наносится на свидетельство о поверке в соответствии с действующим Порядком проведения поверки.

Тип корпуса вибропреобразователей ВКТ представлен на рисунке 1.

Место нанесения

заводского номера

Рисунок 1 — тип корпуса вибропреобразователей ВКТ в исполнении ВКТ-10, ВКТ-11, ВКТ-12, ВКТ-20, ВКТ-21, ВКТ-22, ВКТ-30, ВКТ-31, ВКТ-32

Пломбирование вибропреобразователей ВКТ не предусмотрено.

Лист № 3 Всего листов 7 

Таблица 2 — Диапазон измерений СКЗ (ПИК, размах) виброскорости и номинальные значения коэффициентов преобразования на базовой частоте 80 Гц для вибропреобразователей ВКТ в исполнениях ВКТ-10, ВКТ-11, ВКТ-12

Диапазон измерений виброскорости, мм^с1	Номинальное значение коэффициента преобразования, мА/(мм^с-1)
от 0,1 до 10	1,600
от 0,1 до 12,7	1,259
от 0,1 до 20	0,800
от 0,1 до 25	0,640
от 0,1 до 25,4	0,630
от 0,1 до 30	0,533
от 0,1 до 40	0,400
от 0,1 до 50	0,320
от 0,1 до 50,8	0,315
от 0,1 до 100	0,160

Таблица 3 — Диапазон измерений СКЗ (ПИК, размах) виброускорения и номинальные значения коэффициентов преобразования на базовой частоте 80 Гц для вибропреобразователей ВКТ в исполнениях ВКТ-20, ВКТ-21, ВКТ-22

Диапазон измерений виброускорения, -2 м^с2	Номинальное значение коэффициента преобразования, мА/(мт-2)
от 0,1 до 10	1,600
от 0,1 до 12,7	1,259
от 0,1 до 20	0,800
от 0,1 до 25	0,640
от 0,1 до 25,4	0,630
от 0,1 до 30	0,533
от 0,1 до 40	0,400
от 0,1 до 50	0,320
от 0,1 до 50,8	0,315
от 0,1 до 100	0,160

Таблица 4 — Диапазон измерений СКЗ (ПИК, размах) виброперемещения и номинальные значения коэффициентов преобразования на базовой частоте 80 Гц для вибропреобразователей ВКТ в исполнениях ВКТ-30, ВКТ-31, ВКТ-32

Диапазон измерений виброперемещения, мкм	Номинальное значение коэффициента преобразования, мА/мкм
от 10 до 100	0,160
от 10 до 125	0,128
от 25 до 250	0,0640
от 50 до 500	0,0320

Таблица 5 — вибропреобразователей ВКТ в исполнениях ВКТ-10, ВКТ-11, ВКТ-12

Наименование характеристики	Значение
Исполнение ВКТ-10	Исполнение ВКТ-11	Исполнение ВКТ-12
Диапазон измерений СКЗ (ПИК, размах) виброскорости, мм-с’1	таблица 2
Номинальное значение коэффициента преобразования на базовой частоте 80 Гц, мА/(мм^с-1)	таблица 2
Пределы допускаемого отклонения действительного значения коэффициента преобразования от номинального значения в диапазоне от 0,05 до 1 от		±5
максимального значения диапазона измерений на базовой частоте 80 Гц, %
		от 2 до 1000
Диапазон рабочих частот, Гц		от 5 до 1000 от 10 до 1000
Нелинейность амплитудной характеристики, %	±5
Неравномерность АЧХ в диапазоне частот (Гц), % — от 2Fh* до ^Бв*, не более		±10
— менее 2Fh до Fh и более    до Fв, не более		+10/-20
— на частотах ‘/гБн и 2Бв, не менее		-75
Относительный коэффициент поперечного преобразования, %	±5
* Fh — нижняя граница частотного диапазона, Бв — верхняя граница частотного диапазона

Таблица 6 — вибропреобразователей ВКТ в исполнениях ВКТ-20, ВКТ-21, ВКТ-22

Наименование характеристики	Значение
Исполнение ВКТ-20	Исполнение ВКТ-21	Исполнение ВКТ-22
Диапазон измерений СКЗ (ПИК, размах) виброускорения, м^с‘2	таблица 3
Номинальное значение коэффициента преобразования на базовой частоте 80 Гц, мА/(м^с‘2)	таблица 3
Пределы допускаемого отклонения действительного значения коэффициента преобразования от номинального значения в диапазоне от 0,05 до 1 от максимального значения диапазона измерений на базовой частоте 80 Гц, %	±5
Диапазон рабочих частот, Гц	от 2 до 1000 от 5 до 1000 от 10 до 1000

Окончание таблицы 6

Наименование характеристики	Значение
Исполнение ВКТ-20	Исполнение ВКТ-21	Исполнение ВКТ-22
Нелинейность амплитудной характеристики, %	±5
Неравномерность АЧХ в диапазоне частот (Гц), % — от 2Fh* до ^Бв*, не более		±10
— менее 2Fh до Fh и более    до Fв, не более		+10/-20
— на частотах ‘/гБн и 2Бв, не менее		-75
Относительный коэффициент поперечного преобразования, %	±5
* Fh — нижняя граница частотного диапазона, Бв — верхняя граница частотного диапазона

Таблица 7 — вибропреобразователей ВКТ в исполнениях ВКТ-30, ВКТ-31, ВКТ-32

Наименование характеристики	Значение
Исполнение ВКТ-30	Исполнение ВКТ-31	Исполнение ВКТ-32
Диапазон измерений СКЗ (ПИК, размах) виброперемещения, мкм	таблица 4
Номинальное значение коэффициента преобразования на базовой частоте 80 Гц, мА/мкм	таблица 4
Пределы допускаемого отклонения действительного значения коэффициента преобразования от номинального значения на базовой частоте 80 Гц, %	±5
Диапазон рабочих частот, Г ц	от 10 до 500 от 10 до 1000
Нелинейность амплитудной характеристики, %	±5
Неравномерность АЧХ в диапазоне частот (Гц), % — от 2Fh* до ^Бв*, не более		±10
— менее 2Fh до Fh и более ^Бв до Бв, не более		+10/-20
— на частотах ‘/гБн и 2Бв, не менее		-75
Относительный коэффициент поперечного преобразования, %	±5
* Fh — нижняя граница частотного диапазона, Бв — верхняя граница частотного диапазона

Таблица 8 — Основные технические характеристики

Наименование характеристики	Значение
Диапазон рабочих температур, °С	от -55 до +80
Масса, кг, не более	0,2
Габаритные размеры (диаметрхвысота), мм, не более	26×75
Средний срок службы, лет	10