تخيلوا جسراً عظيماً يقف ثابتاً وسط العواصف العاتية يبدو بلا حركة للعين المجردةكشف كل من مرونتها والضعف المحتملالمفتاح لفك هذه اللغة الخفية يكمن في مقاييس التسارع أدواتنا الأكثر تطوراً لفهم الظواهر الاهتزازية
الاهتزاز، وهي ظاهرة فيزيائية أساسية، تشير إلى الحركة التذبذبية للأجسام أو المكونات الميكانيكية حول وضعها في التوازن. هذه الحركات يمكن أن تكون دورية،مثل تأرجح البندول، أو عشوائية، مثل السيارة التي ترتد على طريق الحصى. عادة ما تقاس بالمترا في الثانية التربيعية (m / s2) أو وحدات الجاذبية (g، حيث 1g ≈ 9.81 m / s2) ،تحليل الاهتزاز يلعب دوراً حاسماً في الهندسةويمكن من تقييم صحة المعدات، وتنبؤ الأخطاء، وتحسين التصميم، وتحسين الأداء.
يتم تصنيف الاهتزازات بشكل أساسي إلى فئتين بناءً على آليات إثارةها:
يحدث عندما يتذبذب جسم أو هيكل بشكل طبيعي بعد اضطراب أولي (مثل الاصطدام أو الانتقال) دون قوة خارجية مستمرة.الصوت المستمر لفروق التنسيق بعد الضرب يُمثّل اهتزازاً حراًالنظامالتردد الطبيعييحدد ميل التذبذب المتأصل له هذا السلوك. الرنين، حالة خاصة، تنشأ عندما يتطابق الإثارة الخارجية مع هذه التردد الطبيعي،تضخيم الاهتزازات إلى مستويات مدمرة.
نتائج القوى الخارجية المستمرة ، سواء كانت دورانية أو متناوبة أو دورية. تشمل الأمثلة الصناعية آلات الغسيل التي تهتز أثناء دورات الدوران بسبب الطبول غير المتوازنة.مراقبة الحالة، تحليل الاهتزازات القسرية من الآلات الدوارة (المضغوطات، التوربينات، المضخات) يكشف عن حالات التشغيل. تتبع طويل الأجل لهذه التأثيرات الاهتزازية يسمح بالصيانة التنبؤية،تحسين السلامة مع خفض التكاليف.
نوعان رئيسيان من أجهزة الاستشعار يهيمنان على قياس الاهتزاز:
تعمل هذه أجهزة الاستشعار الكهربائية- أدوات قياس الاهتزاز الأكثر شيوعًا- عن طريق تأثير الكهرباء الكهربائية: تنتج بعض البلورات جهدًا عند التوتر الميكانيكي.كما التسارع يتحرك كتلة داخلية داخل جهاز الاستشعار، القوة النسبية على البلور تنتج شحنة قابلة للقياس.
- أجهزة قياس السرعة في وضع الشحن:إشارات الشحن الخام التي تتطلب تضخيمًا خارجيًا للتخفيف من حساسية الضوضاء.
- مقاييس تسريع IEPE:تضمين مكبرات شحن مدمجة تعمل بواسطة مصادر تيار ثابتة، وتحويل تغيرات المعوقة إلى جهود قابلة للقياس.يفضل للتطبيقات الصناعية بسبب مقاومة الضوضاء وسهولة الاستخدام.
تتميز أجهزة قياس التسارع في قياسات الترددات العالية (تذبذبات المحامل أو علبة التروس أو الشفرة) ويمكن أن تقيم التأثيرات (الانفجارات واختبارات الفشل) أو الحركات منخفضة التردد.
هذه أجهزة الاستشعار غير اللاصقة تقيس المسافات إلى الأجسام المستهدفة ، وهي مفيدة بشكل خاص لمراقبة اهتزازات العمود المباشرة في الآلات الثقيلة ذات الغطاء الخارجي المكبوت (على سبيل المثال ، التوربينات الكبيرة).
اختيار مقاييس التسارع المناسبة يتطلب تقييم عوامل متعددة:
حد أقصى مستويات الاهتزاز المتوقعة تحدد نطاقات القياس المطلوبة. يسبب تجاوزها تشويه الإشارة. تتطلب التطبيقات عالية الاهتزاز أجهزة استشعار خفيفة الحساسية وخفيفة الوزن.
يتم التعبير عن الحساسية في mV / g (على سبيل المثال ، 100 mV / g يعطي 1V في 10g) ، وتختلف الحساسية مع التردد. إن معايرة النطاق الكامل أمر ضروري. الحساسية المنخفضة تناسب إشارات التردد العالي.حساسية عالية يكتشف الاهتزازات الدقيقة.
وحدات المحور الواحد تقيس الاهتزازات الخطية، في حين أن النماذج الثلاثية المحورية تلتقط ناقلات ثلاثية الأبعاد للتحليل الشامل (جانبية، طولية، دورانية).
يجب ألا تتجاوز كتلة جهاز الاستشعار 10٪ من وزن هيكل الاختبار لتجنب تغيير خصائص الاهتزاز.
تقنيات التثبيت تؤثر بشكل كبير على نطاقات الترددات القابلة للقياس:
| طريقة التثبيت | حد التردد (هرتز) |
|---|---|
| اليدوية | 500 |
| مغناطيسية | 2000 |
| الصمغ | 2500-5000 |
| من طراز "أو" | >6000 |
النظر في درجات الحرارة المتطرفة، والتعرض الكيميائي، والرطوبة. معدل تسارع وضع الشحن يتحمل درجات حرارة أعلى ولكن يتطلب كابلات متخصصة. أنواع الختمالبيئة) تحديد مقاومة الرطوبة.
في حين أن أسعار الوحدة قابلة للمقارنة ، فإن أنظمة IEPE غالباً ما تقلل من التكاليف الإجمالية في عمليات النشر واسعة النطاق من خلال القضاء على الحاجة إلى كابلات باهظة الثمن ومضخات خارجية.
القياسات الدقيقة تتطلب معالجة إشارة مناسبة:
- تضخيم لتحسين الدقة ونسب الإشارة إلى الضوضاء
- إثارة التيار لأجهزة استشعار IEPE
- ربط التيار المتردد لإزالة التراجع المتردد
- تصفية للقضاء على الضوضاء عالية التردد
- الترسانة المناسبة لمنع التدخل
التطورات في أجهزة الاستشعار اللاسلكية، الحوسبة السحابية، وتحليلات البيانات الكبيرة تعد بأنظمة مراقبة اهتزاز أكثر ذكاءً وتكاملًا.الصناعات يمكن أن تحقق مستويات غير مسبوقة من الصيانة التنبؤية، كفاءة التشغيل، وسلامة المعدات. كفن وعلم، فإن قياس الاهتزازات سيستمر في التطور كمخصص صناعي لا غنى عنه.