IEPE-Beschleunigungsaufnehmer

IEPE-Beschleunigungsaufnehmer

Ein IEPE-Beschleunigungsaufnehmer (Integrated Electronics Piezo-Electric) ist ein spezieller Sensor zur Messung von Beschleunigung, insbesondere in dynamischen Anwendungen wie Schwingungs-, Stoß- oder Vibrationsanalysen. Diese Sensoren sind besonders im Bereich der industriellen Messtechnik, Zustandsüberwachung und Qualitätskontrolle weit verbreitet.

Was ist ein IEPE-Beschleunigungsaufnehmer?

Ein IEPE-Beschleunigungsaufnehmer ist ein piezoelektrischer Sensor mit integrierter Elektronik. „IEPE“ steht für:

• Integrated Electronics – die Signalaufbereitung (Ladungsverstärker) ist bereits im Sensorgehäuse integriert.
• Piezo-Electric – das Sensorelement basiert auf dem piezoelektrischen Effekt, bei dem mechanischer Druck eine elektrische Ladung erzeugt.

Wie funktioniert ein IEPE-Beschleunigungsaufnehmer?

1. Piezoelement erzeugt Ladung:
   Wenn der Sensor einer Beschleunigung ausgesetzt wird (z. B. durch Vibration), übt die Masseträgheitskraft Druck auf das piezoelektrische Element aus. Dieses erzeugt eine elektrische Ladung proportional zur Beschleunigung.
2. Integrierter Ladungsverstärker:
   Die erzeugte Ladung wird im Sensor sofort in eine Spannung umgewandelt (typischerweise 2–10 V/g). Dies geschieht durch die integrierte Elektronik (meist ein Impedanzwandler mit Konstantstromversorgung).
3. Stromversorgung & Signal über ein Kabel:
   Der IEPE-Sensor benötigt eine Konstantstromquelle (typ. 2–20 mA), meist aus einem Messgerät oder einer Datenerfassungseinheit. Dabei wird das Messsignal über dasselbe Koaxialkabel übertragen wie die Stromversorgung – was die Installation einfach macht.

Vorteile von IEPE-Sensoren

• Einfacher Anschluss (nur ein Koaxialkabel für Strom & Signal)
• Hoher Signal-Rausch-Abstand
• Robust, kompakt und wartungsarm
• Breiter Frequenzbereich
• Ideal für Schwingungs- und Stoßmessungen

Typische Anwendungen

• Schwingungsüberwachung an Maschinen
• End-of-Line-Prüfstände in der Automobilindustrie
• Strukturprüfung (Modalanalyse)
• Stoßprüfungen (Crash-Test, Falltest)
• Zustandsüberwachung (Condition Monitoring)

Ergänzende technische Informationen

• Empfindlichkeit: typ. 10 mV/g bis 1000 mV/g
• Frequenzbereich: 1 Hz bis >10 kHz
• Messachsen: 1-Achs oder 3-Achs-Versionen verfügbar
• Gehäusematerialien: Edelstahl, Titan oder Kunststoff
• Montagearten: Schraubbefestigung, Klebung oder magnetisch

IEPE-Beschleunigungsaufnehmer bieten eine einfache, präzise und robuste Lösung zur Messung dynamischer Beschleunigungen. Durch die integrierte Elektronik eignen sie sich hervorragend für industrielle Anwendungen, Prüfstände und Condition Monitoring – besonders dort, wo Zuverlässigkeit und einfache Integration gefragt sind.

FAQ – IEPE Beschleunigungsaufnehmer

1. Was bedeutet IEPE?

IEPE steht für Integrated Electronics Piezo-Electric. Es handelt sich um piezoelektrische Beschleunigungssensoren mit integrierter Signalaufbereitung (Impedanzwandler). Diese Sensoren benötigen eine Konstantstromversorgung und liefern ein spannungsproportionales Ausgangssignal.

2. Wie funktionieren IEPE-Beschleunigungsaufnehmer?

Das Sensorelement nutzt den piezoelektrischen Effekt: Bei Beschleunigung wird eine mechanische Kraft auf das Piezoelement ausgeübt, das daraufhin eine elektrische Ladung erzeugt. Diese wird durch die integrierte Elektronik in ein standardisiertes Spannungssignal umgewandelt – typischerweise im Bereich von 10 mV/g bis 1000 mV/g.

3. Welche Stromversorgung benötigen IEPE-Sensoren?

IEPE-Sensoren benötigen eine Konstantstromquelle, meist im Bereich von 2 mA bis 20 mA, bei einer Spannung von 18–30 VDC. Signalübertragung und Stromversorgung erfolgen über ein einziges Koaxialkabel, was die Installation vereinfacht.

4. Welche Vorteile bieten IEPE-Beschleunigungsaufnehmer gegenüber Ladungsausgangssensoren?

• Einfache Integration: Nur ein Kabel für Strom und Signal
• Geringes Rauschen: Sehr gutes Signal-Rausch-Verhältnis
• Wartungsarm: Keine externe Elektronik erforderlich
• Hoher Dynamikbereich: Geeignet für Schock- und Vibrationsmessung
• Standardisiert: Kompatibel mit vielen Datenerfassungssystemen

5. Wo werden IEPE-Beschleunigungssensoren eingesetzt?

• Maschinenzustandsüberwachung
• End-of-Line-Tests in der Automobilindustrie
• Prüfstandtechnik
• Modal- und Strukturanalysen
• Crash- und Falltests

6. Sind IEPE-Sensoren für statische Messungen geeignet?

Nein. IEPE-Sensoren sind auf dynamische Beschleunigungen (Vibration, Stoß, Bewegung) ausgelegt. Für quasistatische oder statische Messungen sind Dehnungsmessstreifen oder MEMS-Beschleunigungssensoren geeigneter.

7. Welche Befestigungsmöglichkeiten gibt es?

• Schraubbefestigung (Standard für präzise Messungen)
• Magnetadapter (für temporäre Installationen)
• Kleben (z. B. auf empfindlichen Oberflächen)
  Wichtig: Die Befestigungsart beeinflusst das Frequenzverhalten!

8. Welche Ausgangssignale liefern IEPE-Sensoren?

IEPE-Sensoren liefern typischerweise ein AC-Signal mit DC-Offset, proportional zur Beschleunigung. Übliche Werte sind z. B. 100 mV/g. Die maximal messbare Beschleunigung hängt von der Sensorcharakteristik und Empfindlichkeit ab.

9. Welche Frequenzbereiche decken IEPE-Sensoren ab?

Typisch: 1 Hz bis 10.000 Hz, je nach Modell auch bis zu 30 kHz oder mehr. Niedrigfrequente (<1 Hz) und hochfrequente (>20 kHz) Anwendungen erfordern spezielle Modelle.

10. Wie unterscheiden sich 1-achsige und 3-achsige IEPE-Sensoren?

• 1-Achs-Sensoren messen die Beschleunigung in einer Richtung.
• 3-Achs-Sensoren messen gleichzeitig in X-, Y- und Z-Richtung und eignen sich für komplexe Bewegungsanalysen oder Strukturanalysen.

11. Welche Alternativen gibt es zu IEPE-Sensoren?

• Ladungsausgangssensoren – für Hochtemperaturanwendungen oder sehr kleine Bauformen
• MEMS-Beschleunigungssensoren – für statische und quasistatische Anwendungen (z. B. Neigung, Langzeitüberwachung)

12. Wie erkenne ich, ob mein Messsystem IEPE-kompatibel ist?

Dein Messsystem muss:

• eine Konstantstromquelle (2–20 mA) bereitstellen
• das Signal auf AC/DC entkoppeln können
• die passende Eingangsempfindlichkeit (z. B. 100 mV/g) unterstützen
  Viele DAQs oder Messverstärker bieten heute integrierte IEPE-Versorgung.