Förstärkare för vibrationssensorer

Mätförstärkare för vibrationssensorer och vibrationsövervakning

Mätförstärkare för vibrationssensorer hanterar strömförsörjning och signalbehandling för piezoelektriska vibrationsgivare och IEPE-sensorer. De gör de uppmätta vibrationssignalerna tillgängliga för vidare analys, maskinövervakning eller överföring till styr- och datainsamlingssystem.

IEPE-vibrationssensorer kräver konstantströmsmatning. Sensorns egentliga växelspänningssignal överlagras då på en likspänning. En lämplig mätförstärkare tillhandahåller den nödvändiga sensormatningen, separerar den dynamiska mätsignalen från matningsspänningen och behandlar den för vidare användning.

Beroende på utförande erbjuder Althens mätförstärkare ytterligare funktioner som justerbar förstärkning, högpass- och lågpassfilter, beräkning av effektiv- och toppvärden samt integrering av acceleration till vibrationshastighet eller vibrationsförskjutning. För kontinuerlig maskinövervakning finns även enheter med gränsvärdesövervakning, reläutgångar och frekvensanalys.

Förutom klassiska analogutgångar som 0–10 V, 4–20 mA och AC-signalutgångar omfattar sortimentet även digitala lösningar med RS-485, USB samt industriella kommunikationsprotokoll som Modbus, OPC UA och MQTT. Därmed kan befintliga IEPE-sensorer även integreras i moderna PLC-, tillståndsövervaknings-, edge- och IoT-system.

Flexibel signalbehandling för vibrationsmätning och tillståndsövervakning

Althens mätförstärkare för vibrationssensorer möjliggör både klassiska dynamiska mätningar och kontinuerlig tillståndsövervakning av maskiner och anläggningar.

Vad du bör tänka på när du väljer en mätförstärkare för vibrationssensorer

1. Bestäm sensortyp och utsignal
Mätförstärkaren måste först och främst vara kompatibel med den vibrationssensor som används. Enheterna i denna kategori är särskilt utformade för piezoelektriska sensorer med IEPE-utgång.

Förutom accelerometrar kan vissa förstärkare även användas tillsammans med andra IEPE-kompatibla sensorer, exempelvis dynamiska kraft- eller trycksensorer samt IEPE-mikrofoner.

2. Ta hänsyn till IEPE-sensormatningen
IEPE-sensorer kräver konstantströmsmatning. Vid valet måste det därför kontrolleras att mätförstärkarens ström och matningsspänning passar den anslutna sensorn.

Althens förstärkare tillhandahåller denna sensormatning direkt och förenklar därmed uppbyggnaden av mätkedjan.

3. Bestäm önskad vibrationsstorhet
En accelerometer mäter i första hand vibrationsaccelerationen. Genom integrering av mätsignalen kan ytterligare vibrationsstorheter beräknas:

• Vibrationsacceleration
• Vibrationshastighet
• Vibrationsförskjutning

Vilken storhet som är relevant beror på maskinen och den aktuella övervakningsuppgiften.

4. Ta hänsyn till tillämpningens frekvensområde
Det nödvändiga frekvensområdet beror på vilka vibrationsfenomen som ska undersökas.

För allmän tillståndsövervakning av roterande maskiner är ofta lägre frekvensområden relevanta. Lagerdiagnostik och andra dynamiska undersökningar kan däremot kräva betydligt högre frekvenser.

Mätförstärkare med justerbara högpass- och lågpassfilter gör det möjligt att anpassa signalen specifikt till önskat frekvensområde.

5. Välj tids- eller frekvensanalys
För enkel övervakning av den totala vibrationsnivån är mätvärden som effektivvärde, toppvärde eller topp-till-topp-värde ofta tillräckliga.

Om det däremot är nödvändigt att identifiera vid vilka frekvenser vissa vibrationer uppstår krävs frekvensanalys. VIB-M14 erbjuder exempelvis FFT-analys med fritt definierbara larmområden och möjliggör därmed frekvensselektiv maskinövervakning.

6. Välj önskad utsignal
Beroende på förstärkare finns olika utsignaler tillgängliga för vidare bearbetning.

Vanliga alternativ är:

• 0–10 V
• 4–20 mA
• AC-signalutgång
• RS-485
• USB
• Digitala nätverksprotokoll

För klassisk PLC-anslutning lämpar sig exempelvis en 4–20 mA-signal. För vibrationsanalysatorer eller oscilloskop kan den dynamiska AC-signalen behövas.

7. Ta hänsyn till anslutning till PLC, SCADA eller IoT
Om vibrationsmätningen ska integreras i ett överordnat övervakningssystem måste önskat kommunikationsgränssnitt beaktas.

Digitala gränssnittsadaptrar möjliggör exempelvis överföring av vibrationsdata via Modbus, OPC UA eller MQTT. Därmed kan befintliga analoga IEPE-sensorer integreras i moderna automations-, moln- och tillståndsövervakningssystem utan att sensorerna behöver bytas ut.

8. Fastställ gränsvärdes- och larmfunktioner
Varnings- och larmfunktioner är särskilt viktiga för kontinuerlig maskinövervakning.

Beroende på enhet kan gränsvärden definieras och reläer aktiveras när dessa överskrids. På så sätt kan varningsmeddelanden utlösas eller maskiner automatiskt stängas av vid kritiska vibrationstillstånd.

9. Ta hänsyn till diagnostikfunktioner
Övervakning av sensoranslutningen ökar driftsäkerheten. Olika mätförstärkare kan exempelvis upptäcka kabelbrott eller kortslutning vid sensorn.

I mer komplexa övervakningssystem kan dessutom parametrar som crestfaktor, frekvensspektrum eller andra vibrationsmått utvärderas.

10. Planera ett en- eller flerkanalssystem
För enskilda mätpunkter finns kompakta enkanalsenheter. Om flera sensorer ska registreras samtidigt kan modulära förstärkare kombineras.

På så sätt kan även större flerkanaliga mätsystem byggas upp för testbänkar, laboratorietillämpningar eller maskinövervakning.

11. Ta hänsyn till montering och installationsplats
För industriella tillämpningar finns kompakta förstärkarmoduler för montering på 35 mm DIN-skenor. Modulära system möjliggör en utrymmeseffektiv installation av flera mätkanaler bredvid varandra.

Vid valet bör även tillgängligt installationsutrymme, matningsspänning, kabeldragning och avståndet till sensorn beaktas.

Vårt tekniska expertteam hjälper dig gärna att välja vibrationssensor, IEPE-matning, frekvensområde, signalbehandling och gränssnitt för din tillämpning. Kontakta vårt säljteam

Typiska tillämpningar för mätförstärkare och vibrationsövervakning

Mätförstärkare för vibrationssensorer används överallt där dynamiska sensorsignaler behöver behandlas, analyseras eller övervakas kontinuerligt på ett tillförlitligt sätt.

Typiska tillämpningar är:

• Tillståndsövervakning
• Tillståndsövervakning av maskiner och anläggningar
• Prediktivt underhåll
• Övervakning av roterande maskiner
• Övervakning av rullningslager och lager
• Pumpövervakning
• Kompressorövervakning
• Fläktar och blåsmaskiner
• Centrifuger
• Omrörare och kvarnar
• Motorer och drivsystem
• Processövervakning
• Maskin- och anläggningsbyggnad
• Testbänkar och testsystem
• Kvalitetskontroll i produktionen
• Vibrationsanalys i laboratorier
• Dynamiska kraft- och tryckmätningar med IEPE-sensorer
• Ljudmätningar med IEPE-mikrofoner
• PLC- och DCS-baserad maskinövervakning
• SCADA- och molnbaserad övervakning
• IoT-baserad tillståndsövervakning

Tack vare olika funktioner för förstärkning, filtrering, analys och gränssnitt kan enheterna användas både för klassiska mätuppgifter och för kontinuerlig automatiserad tillståndsövervakning.