DIVISÃO DE INSTRUMENTAÇÃO DE MONITORAMENTO INDUSTRIAL

Manual de Operação de Acelerômetros Piezoelétricos ICP ®

Manual de Operação com Informações sobre a GarantiaWalden Avenue, Depew, New York 14043-2495

Tel.: (716) 684-0003

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NÚMERO DO MANUAL: 18405 REVISÃO DO MANUAL: NR

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Informações Gerais

MANUAL DE OPERAÇÃOpara

ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS ICP®

CONTÉM ESPECIFICAÇÃO, DESENHO DE INSTALAÇÃO E INFORMAÇÕES SOBRE CALIBRAÇÃO

A IMI NÃO ASSUME QUAISQUER RESPONSABILIDADES POR DANOS CAUSADOS A ESTE PRODUTO RESULTANTES DE PROCEDIMENTOS EM DESACORDO COM ESTE MANUAL

1.0 INTRODUÇÃO

Parabéns por adquirir um sensor industrial de alta qualidade ICP®. Para obter o máximo desempenho deste produto, é necessário que você esteja totalmente familiarizado com os procedimentos de montagem e instalação antes de operar este equipamento. Se, após a leitura deste manual, você tiver qualquer outra dúvida com relação ao sensor ou sua aplicação, entre em contato com nosso departamento de Engenharia pelos telefones 716-684-0003 ou 800-959-4464.

A seleção do sensor requer a devida consideração de três áreas principais: construção do sensor, expectativas dinâmicas e local de aplicação.

A construção do sensor abrange o elemento central de detecção, a estrutura física e a seleção do componente para o sensor. Os acelerômetros industrias mais procurados empregam como elemento de detecção placas laminadas com cristal de quartzo ou cerâmica.

Elementos sensores de quartzo são geralmente utilizados quando desejado estabilidade a longo prazo e variação mínima na saída devido a mudanças na temperatura. Elementos sensores de cerâmica oferecem resolução e durabilidade excelentes em ambientes com alta concentração de ruído, e podem ser designados para medições de baixa e alta frequência. Os sensores com placas laminadas são os mais procurados por sua inerente baixa sensibilidade a influências ambientais, tais como deformação da carcaça ou da base e transientes térmicos. O isolamento interno do invólucro e sua blindagem são essenciais para evitar sinais incorretos resultantes de desvios e captação de interferência eletromagnética e de rádio frequência. Outros critérios para seleção de material incluem acondicionamento em invólucros de aço inoxidável não-magnético, vedações herméticas e conectores industriais de uso militar. Ver Figura I.

Figura 1. Acelerômetro Industrial Típico em Modo de Cisalhamento ICP®

As expectativas dinâmicas são específicas da aplicação e referem-se à faixa de frequência da medição e da antecipação das amplitudes de vibração. Após a revisão cuidadosa do maquinário a ser monitorado, pode-se estabelecer a faixa de frequência mínima e máxima da medição. A frequência mínima da medição está normalmente associada a todas sub-harmônicas de velocidade ou quaisquer frequências mais baixas, onde os dados de vibração são registrados. A frequência máxima da medição é determinada pelo número máximo de harmônicas de um evento, como a velocidade, frequências do rolamento ou o engrenamento. Esta gama de frequências de medição deve estar dentro da faixa de frequências especificadas do sensor.

A faixa de amplitude refere-se aos níveis esperados de vibração a serem medidos. Estes valores estão relacionados aos parâmetros de alarme definidos para a máquina. Através da análise cuidadosa das características da máquina, o engenheiro de manutenção preventiva pode estimar os níveis mínimos esperados de vibração e garantir que o nível de ruído elétrico do acelerômetro seja inferior a esses níveis.

O loca de aplicação é uma consideração crítica durante a implementação. O sensor definido deverá resistir a diversas condições; portanto, avalie com bastante atenção as condições adversas em potencial, tais como altas temperaturas e contaminantes químicos. A faixa da temperatura especificada do sensor deverá estar dentro

ConectorIntegralEletrônico

Anelde Retenção

Elemento PiezoelétricoMassa

1.

2

das flutuações da temperatura ambiente. Na presença de produtos químicos industriais altamente abrasivos, o sensor deverá receber vedação hermética e construção resistente à corrosão. Finalmente, a localização específica do sensor dentro do ambiente deverá ser compatível, já que tanto o cabo quanto o sensor podem ser danificados pela instalação indevida em áreas muito movimentadas e com alto potencial de danos.

2.0 ACELERÔMETROS ICP®

O presente manual inclui uma Especificação, que relaciona as características completas de desempenho do sensor.

Todos os sensores ICP ® requerem um fluxo permanente de alimentação para uma operação adequada. Um sistema de detecção padrão inclui um sensor ICP®, um cabo condutor duplo e uma fonte de alimentação de energia constante (ver Figura 2)

Figura 2. Sistema Sensor ICP® Típico

O condicionador de sinal consiste de uma fonte calibrada de 18 a 30 VCC (bateria ou rede), um diodo regulador de corrente (ou circuito equivalente), e um capacitor de modulação (remoção de tensão polarizada) do sinal.

O dispositivo de retificação da corrente é utilizado no lugar de um resistor por várias razões. A elevada resistência dinâmica do diodo produz um ganho proporcional à fonte, extremamente próximo da unidade e independente da tensão de entrada. Além disso, o diodo pode ser alterado para correntes ainda mais elevadas para a utilização de cabos mais longos. Diodos para manutenção da corrente, conforme mostra a Figura 3, deverão ser usados nos moduladores de sinal ICP®. (A posição correta do diodo no circuito é essencial para o funcionamento adequado). Exceto para modelos específicos, os sensores ICP® padrão requerem um mínimo de 2 mA para operar corretamente.

CAPACITOR DE BLOQUEIO(22uF tipo 35VCC)DIODO DE

CORRENTE CONSTANTE

18 A 30VCC

RESISTOR FILTRO

DISPOSITIVO DE LEITURA

2 PINOSCONECTOR

AMPLIFICADOR

CRISTAL PIEZOELÉTRICO

GAIOLA DE FARADAY INTERNA

CAIXA ISOLADASENSOR

Figura 3. Diodo para Manutenção da Corrente

Os limite típico máximo para este tipo de diodo é de 4 mA; no entanto, vários diodos podem ser colocados em paralelo para correntes mais elevadas. Todos os moduladores de sinal com alimentação via rede devem utilizar circuitos de corrente constante com capacidade maior (até 20 mA) ao invés dos diodos, particularmente na utilização de cabos maiores de sinal (Ver Seção 5).

A divisão do sinal ocorre na fase de saída do modulador do sinal. Um capacitor de O a 30 µF associado com um resistor altera o nível do sinal para eliminar a tensão de polarização do sensor. O resultado é uma operação em CA sem flutuações.

3.0 RECURSOS OPCIONAIS

Além dos recursos de fábrica, uma variedade de opções também está disponível. Quando inseridas antes do número do modelo, as seguintes letras de prefixo indicam que o sensor pode ser fabricado ou fornecido com os opcionais:

CS - Sensor Aprovado pela Associação Canadense de NormasD - Fantasia, sensor fora de operação para fins de exibiçãoEX - Sensor Cenelec AprovadoFM - Sensor Com Aprovação Mútua de FábricaHT - Acelerômetro de Alta Temperatura (325oF)LB - Parte Eletrônica com Baixa PolarizaçãoLC - Calibração Limitada (um ponto de calibração)LP - Filtro com Passagem BaixaM - Equipamento de montagem métrica e comprimento do caboU - Sensor de demonstração utilizável (não atende uma ou mais especificações mínimas)VO - Sensores de Saída de VelocidadeMS - Sensores aprovados para a segurança da minaTO - Sensor de Saída da Temperatura

Obs: Nem todos os sensores estão disponíveis com os prefixos opcionais. Entre em contato com a fábrica para discutir as características especiais que são necessárias.

Configuração Física

Representação Elétrica

Direção da Corrente Constante

Fluxo

3

4.0 VISÃO GERAL DA INSTALAÇÃO

Quando se escolhe um método de montagem, considere igualmente tanto as vantagens quanto as desvantagens de cada modo. Características como localização, aspereza, raio de amplitude, acessibilidade, temperatura e portabilidade são extremamente críticas. Entretanto, a consideração mais importante e que frequentemente é relegada a segundo plano é o efeito que a técnica de montagem tem na faixa de operação com alta frequência do acelerômetro.

Conforme mostra a Figura 4 existem seis técnicas de montagem possíveis e seus efeitos no desempenho de um acelerômetro piezoelétrico típico. (Observação: Nem todos os métodos de montagem podem se aplicar ao seu sensor em particular.) As configurações para montagem e o gráfico correspondente demonstram como a resposta de alta frequência do acelerômetro pode ser comprometida uma vez que mais massa é incluída no sistema e/ou a rigidez da montagem é reduzida.

Obs: A resposta de baixa frequência não é afetada pela técnica da montagem. Este comportamento roll-off é normalmente fixado pela incorporação da parte eletrônica. Entretanto, quando operar condicionadores de sinal acoplado AC com dispositivos de leitura que tenham uma impedância na entrada de menos de um megaohm, a variação de frequência /ow pode ser afetada.

Figura 4. Configurações de Montagem Variadas e seus efeitos sobre a Alta Frequência

4.1 MONTAGEM PADRÃO COM PRISIONEIRO

Esta técnica de montagem requer superfícies de contato planas e lisas para a funcionamento adequado e é recomendada para instalações permanentes e/ou seguras. A montagem com parafuso prisioneiro é também recomendada quando se realiza testes em alta frequência.

Observação: NÃO instale sobre superfícies curvas, ásperas e irregulares, já que o desalinhamento em potencial e a limitação da superfície de contato podem reduzir significativamente a faixa de frequência de operação superior do sensor.

Hand Dual-Rail Flat Mounting Adhesive StudProbe Magnet Magnet Pad Mount Mount

Sens

ibili

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do

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(dB

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ef. 1

00 H

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Prisioneiro 1/4-28 Parafuso Cativo de 1/4-28

A (pol.) 0,250 0,250B (pol.) 0,350 0,350Torque (pés-libras)

2 até 5 2 até 5

Figura 5. Preparação da Superfície de Montagem

ETAPA 1: Primeiro, prepare uma superfície de montagem plana e lisa e providencie um furo para a montagem no centro desta área conforme mostra a Figura 5.

Recomenda-se uma superfície de montagem com precisão de máquina com um acabamento mínimo de 63 µ pol (0,00016 mm) (Caso não seja possível preparar a superfície da máquina de forma adequada, considere uma base adesiva para montagem como alternativa). Faça a inspeção da área, verificando que não há borrões ou outras partículas estranhas que estejam interferindo com a superfície de contato.

ETAPA 2: Limpe a superfície de montagem e espalhe sobre ela uma fina película de graxa, óleo ou fluido de acoplamento semelhante antes da instalação.

Figura 6. Lubrificação da Superfície de Montagem

A adição de um fluido de acoplamento melhora transmissibilidade da vibração enchendo pequenos espaços vazios na superfície de montagem e aumentando a rigidez da montagem. Para montagens semi-permanentes, substitua o epoxy por um outro tipo de adesivo.

ETAPA 3: Aperte o sensor com a mão/montando o prisioneiro na máquina, prenda o sensor com uma chave de torque na superfície de montagem aplicando o torque recomendado para montagem (ver folha de dados de especificação incluída para o torque apropriado de montagem).

É importante usar uma chave de torque durante esta etapa. Quando estiver realizando o torque o sensor pode não acoplar adequadamente ao dispositivo; o torque excessivo pode resultar em perda do prisioneiro e possivelmente acarretar dano permanente.

1.1 VezDiâmetro do Sensor

4

4.2 MONTAGEM COM ADESIVOA montagem com adesivo é frequentemente usada para instalação temporária ou quando a superfície da máquina não pode ser adequadamente preparada para a montagem com prisioneiro. Adesivos como cola quente ou cera funcionam bem para montagens temporárias; duas partes de epoxy e gel de fixação rápida oferecem uma montagem mais sólida.

Obs: Os sensores montados com adesivo frequentemente exibem uma redução na taxa de alta frequência. Geralmente, superfícies lisas e adesivos rígidos provêm a melhor resposta de frequência. Entre em contato com o fabricante quanto as recomendações sobre o emprego de epoxies.

MÉTODO 1 - Base de Montagem Adesiva

Este método consiste em conectar a base à superfície da máquina e então fixar o sensor à base. Isto permite que o acelerômetro seja removido com facilidade.

ETAPA 1: Prepare uma superfície de montagem lisa e plana. Um acabamento mínimo da superfície, de 63 µ pol. (0,000 16 mm), geralmente funciona melhor.

ETAPA 2: Parafuse o sensor à base de montagem adesiva adequada, de acordo com as instruções estabelecidas nas ETAPAS 2 e 3 do Procedimento de Montagem com Parafuso Prisioneiro.

ETAPA 3: Deposite uma pequena porção de adesivo na parte inferior da base de montagem. Pressione firmemente o conjunto para deslocar qualquer adesivo extra restante sob a base.

.

Figura 7. Base de Montagem: Instalação com Adesivo

MÉTODO 2 - Montagem Direta com Adesivo

Devido a restrições de espaço ou por conveniência, a maioria dos sensores (com a exceção de modelos com parafuso prisioneiro integral) podem ser montados com adesivo diretamente sobre a superfície da máquina.

ETAPA 1: Prepare uma superfície de montagem lisa e plana. Um acabamento mínimo da superfície, de 63 µ pol. (0,000 16 mm), geralmente funciona melhor.

ETAPA 2: Coloque uma pequena porção de adesivo na parte inferior do sensor. Pressione firmemente a parte superior do conjunto para deslocar qualquer adesivo restante. Esteja ciente de que quantidades excessivas de adesivo podem dificultar a remoção do sensor.

Pressione firmemente

Montagem do sensor na superfície superior da base

AdesivoBase de Montagem:

Figura 8. Montagem Direta com Adesivo

4.3 MONTAGEM MAGNÉTICA

A montagem magnética oferece meios convenientes de fazer medições portáteis e é comumente usada para monitoramento de maquinário e outras aplicações portáteis .

Obs: A escolha do ímã correto e uma superfície de montagem preparada adequadamente são essenciais para obter medições confiáveis, especialmente em altas frequências. Instalações mal feitas podem causar uma queda de até 50% na faixa de frequência do sensor.

Nem todo ímã é adequado para todas as aplicações; Por exemplo, imãs de terras raras são comumente usados por serem muito fortes. Ímãs planos funcionam bem em superfícies lisas e planas, enquanto ímãs de trilho duplo são necessários para superfícies curvas. No caso de superfícies ásperas ou não magnéticas, é recomendado que o usuário primeiramente solde, cole com epoxy ou de alguma forma conecte um suporte de montagem de aço à superfície de teste. Isto oferece uma superfície lisa e reutilizável para a montagem.

ETAPA 1: Após corretamente escolher um tipo de ímã, inspecione a unidade e verifique se as superfícies de montagens são lisas e planas.

Figura 9. Tipos de Ímã

ETAPA 2: Prenda o acelerômetro à base de montagem magnética adequada, de acordo com as instruções estabelecidas nas ETAPAS 2 e 3 do Procedimento de Montagem com Parafuso Prisioneiro.

ETAPA 3: Prepare uma superfície de montagem lisa e plana. Um acabamento mínimo da superfície, de 63 µ pol. (0,000 16 mm), geralmente funciona melhor. Após limpar a superfície e verificar se há rebarbas, passe uma camada leve de graxa de silicone, óleo de máquina ou qualquer fluido de acoplamento similar.

ETAPA 4: Monte o conjunto de ímã/sensor na superfície de teste preparada, delicadamente "balançando" ou "deslizando" o conjunto até ele ficar no lugar.

Pressione firmemente

TípicoAcelerômetro

Adesivo

Montagem do parafuso prisioneiro do sensor Para o topo da superfície do ímã

Ímã Plano Ímãs de Trilho Duplo Montagem de Aço com ímã

(As superfícies Ali devem ser planas e lisas)

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Figura 10. Montagem do Ímã

Obs: A montagem magnética de acelerômetros feita de maneira descuidada tem potencial de gerar altíssimos (e muito prejudiciais) níveis de g. Para evitar danos, instale o conjunto delicadamente. Em caso de dúvida, por favor entre em contato com a fábrica para solicitar assistência.

4.4 MONTAGEM PORTÁTIL OU DE EXTREMIDADE DE SONDA

Este método não é recomendado para a maioria das aplicações. É geralmente utilizado quando o acesso às máquinas pode vir a causar preocupações com segurança. Tanto a precisão e operação contínua em faixas de baixa (<5 Hz) e alta freqüência (> 1 kHz) são questionáveis.

5.0 CABEAMENTO

A seleção de conectores e cabos tem um impacto direto sobre a robustez e confiabilidade da instalação do sensor. Deve-se levar em consideração, quando se trata de cabos, a maneira como os condutores de cabos são acabados. Acelerômetros ICP® são amplificados internamente, acelerômetros de dois fios. As conexões com o sensor requerem dois cabos: um para alimentação e sinal, e outro para retorno de sinal. Cabos coaxiais são usados com frequência, uma vez que apenas dois condutores são necessários. Cabos coaxiais são mais baratos. Com cabos coaxiais, no entanto, sinais errôneos podem ser introduzidos em sistemas de sensores através oscilações no solo, interferência eletromagnética ou interferência de rádio-frequência (EMI ou RFI). Para evitar oscilações no solo, deve haver apenar um aterramento no sistema.

Primeiramente é recomendado, para instalações permanentes, que o sensor seja isolado com revestimento e protegido internamente com revestimento duplo e que se use cabos condutores duplos blindados para assegurar transmissão de sinal livre de vibrações. Dois cabos condutores blindados permitem que o sinal e o retorno do sinal (comum) sejam completamente protegidos do sensor para o equipamento de leitura. Para garantir que os sinais de oscilações de terra não sejam induzidos, a blindagem só deve ser encerrada em uma extremidade. Tipicamente, a blindagem de um cabo condutor duplo blindado é deixada aberta ou não conectada à extremidade do sensor e é presa ao aterramento na extremidade da instrumentação.

Operações em cabos longos podem afetar a frequência de resposta de acelerômetros ICP®, e introduzir ruído de

baixa frequência e distorção de alta frequência quando uma corrente é insuficiente para conduzir a capacitância do cabo.

Diferentemente de sistemas de modo, nos quais o ruído do sistema é uma função do comprimento do cabo, sensores ICP® oferecem alta voltagem, e baixa saída de impedância, apropriada para a condução de cabos longos em ambientes hostis. Enquanto não há praticamente nenhum aumento do ruído com sensores ICP ®, a carga capacitiva do cabo longo pode distorcer ou filtrar os sinais de frequência mais alta, dependendo da corrente de alimentação e da impedância de saída do sensor.

Em geral, esta distorção de sinal não é um problema em testes de frequência mais baixa, dentro de uma gama de até 1 ,000 Hz. No entanto, ao monitorar vibrações de frequência mais alta percorrendo cabos mais longos que 500 pés, a possibilidade de distorção de sinal existe.

A frequência máxima que pode ser transmitida através de determinado comprimento de cabo é uma função, tanto de capacitância de cabo, quanto de relação entre a tensão de sinal de pico para a corrente disponível, a partir do condicionador de sinal de acordo com:

fmax = 109 f (2πCV /[Lc - 1]) (Equação 1)

onde, f.max = frequência máxima (hertz)

C= capacitância do cabo (picofarads) V= pico da saída máxima do sensor (volts) LC= corrente constante do condicionador do sinal (mA) 109 = fator de escala para equiparar as unidades

Observe que nesta equação, 1 mA é subtraído da corrente total fornecida ao sensor (Lc). Isto é feito para compensar a alimentação dos componentes eletrônicos internos. Além disso, observe que estes são apenas valores típicos.

Ao conduzir cabos longos, a Equação 1 demonstra que, conforme o comprimento do cabo, a saída de pico de tensão ou frequência máxima de interesse aumenta, e uma maior corrente constante será necessária para acionar o sinal.

O nomograma na página 11 deste manual oferece um método simples, gráfico, para a obtenção da capacidade de freqüência máxima esperada de um sistema de medição ICP ®. A amplitude de voltagem do sinal de pico máxima, capacitância do cabo e constate fornecida devem ser conhecidas ou presumidas.

Por exemplo, quando dispuser um cabo de 100 pés (3,5 m) com uma capacitância de 30 pF/pés, a capacitância total é de 3000 pF. "Este valor pode ser encontrado ao longo das linhas de capacitância do cabo diagonal. Assumindo que o sensor opera na faixa de saída máxima de 5 volts e a corrente constante disponível a partir da fonte de alimentação é de 2 mA, a relação do eixo vertical pode ser calculado para ser igual a 5. A interseção da capacitância total do cabo e esta faixa resultam em uma freqüência máxima de aproximadamente 10,2 kHz.

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O nomógrafo não indica se a resposta de amplitude de frequência em um ponto é plana, se está subindo ou está caindo. Por razões de precaução, é de boa prática geral aumentar a corrente constante (se for possível) para o sensor (dentro do limite máximo) para que a frequência determinada a partir do nomógrafo seja de aproximadamente 1.5 a 2 vezes maior do que a frequência máxima do interesse.

Obs: Níveis de corrente mais altos irão esgotar condicionadores de sinal alimentados a bateria mais rapidamente. Além disso, qualquer corrente não utilizada pelo cabo irá alimentar diretamente os sistemas eletrônicos internos e gerar calor. Isto pode fazer com que a o sensor exceda a temperatura máxima especificada. Por este motivo, não forneça corrente em excesso através de cabos curtos ou em testes realizados em altas temperaturas.

5.1 PROCEDIMENTO DE CABOS DE CONEXÃO

Cuidado e atenção à instalação são essenciais, pois a confiabilidade e precisão do seu sistema dependem do cabo de saída.

ETAPA 1: Verifique que adquiriu o tipo correto de cabo.

Tal como acontece com os sensores, nenhum cabo consegue corresponder todas as aplicações. O cabeamento especial de baixo ruído deve ser utilizado com dispositivos com alta impedância e saída de carga. Os sensores ICP® geralmente operam com qualquer cabo comum de dois fios. Aplicações industriais muitas vezes exigem cabos trançados/blindados para reduzir os efeitos de interferência eletromagnética e de rádio-frequência. Pode ser necessário cabeamento revestido de Teflon para suportar ambientes corrosivos.

ETAPA 2: Conecte os cabos do dispositivo ao acelerômetro. Uma pequena quantidade do trava-roscas posicionado no conector antes da ligação ajuda a prender o cabo durante o teste. Em ambientes severos, a conexão pode ser vedada com uma borracha de silicone, anéis em "O" e tubulação flexível termo-contrátil.

ETAPA 3: Ligue o conector do cabo no conector fêmea do sensor. Em seguida, imobilizando o sensor, prenda o conector no lugar, apertando para baixo a bucha acoplada do cabo rosqueado.

ETAPA 4: Direcione o cabo para o condicionador de sinal, certificando-se de forçar-aliviar a conexão do sensor/cabo e de minimizar o movimento comprimindo o cabo em intervalos regulares.

Tenha bom senso para evitar danos físicos e diminuir o ruído elétrico. Por exemplo, evite a instalação de cabos de roteamento próximo a fios de alta tensão. Não passe cabos junto ao solo ou passarelas, onde podem ser pisados ou contaminados. Cabos blindados devem ter a blindagem aterrada em apenas uma extremidade, normalmente naquela da instrumentação.

ETAPA 5: Por fim, conecte o restante da extremidade do cabo ao condicionador de sinal ou dispositivo de leitura. Para dissipar a carga que podem estar acumulada no cabo, aplique um curto no sinal para o aterramento, antes da instalação.

6.0 ALIMENTAÇÃO

Todos os sensores ICP ® exigem uma corrente de excitação constante para uma operação adequada. Por esse motivo, utilize apenas condicionadores com sinal de corrente com interferência eletromagnética ou outras fontes de corrente constante autorizadas. Um diagrama esquemático do sistema é mostrado na Figura 11.

Obs: Danos no sistema eletrônico interno, resultantes da aplicação de energia incorreta ou do uso de uma fonte de energia não autorizada, NÃO são cobertos pela garantia.

Figura 11. Esquema de um Sistema Típico

A fonte de alimentação é constituído por uma fonte regulada de 18 a 30 V. Em geral, os dispositivos acionados por bateria oferecem versatilidade para medições portáteis de baixo ruído, enquanto que unidades acionadas por rede elétrica têm capacidade de monitoramento contínuo. A energia é regulada por um circuito limitador de corrente, que fornece a corrente constante de agitação necessária para o correto funcionamento dos sensores ICP ®.

Obs: Sob nenhuma circunstância uma tensão deve ser fornecida a um acelerômetro ICP ® sem um diodo de regulação de corrente ou circuito elétrico equivalente.

Medidores ou LEDs são utilizados para controlar a tensão de polarização do sinal de saída do sensor, para verificar o funcionamento do sensor e detectar falhas em cabos. Normalmente, uma leitura de "amarelo" indica circuito aberto; "verde" indica operação normal; e "vermelho" indica tanto uma condição de desvio baixo ou de curto circuito. Por fim, um condensador na fase de saída do dispositivo remove a tensão de polarização de saída do sensor a partir do sinal de medição. Isso proporciona uma saída acoplada de corrente alternada com base zero, compatível com a maioria dos dispositivos padrões de leitura.

Obs: Unidades com baixa polarização podem acender uma luz "vermelha", quando na verdade estão funcionando corretamente. Verifique digitalmente a polarização empregando um multímetro. .

Atualmente, muitos analisadores FFT, módulos de aquisição de dados, e coletores de dados têm de agitação

C.C.Diodo

Interruptor

SensorSaída

Medidor AcopladorCapacitor

Para Leitura

Aterramento

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de corrente constante para uso direto com sensores ICP ®. No entanto, antes de usar o recurso, verifique se a tensão de alimentação e a corrente constante são adequadas para o sensor. (Confira Folha de Especificações em anexo.) Entre em contato com o respectivo Fabricante de Condicionador de Sinais ou consulte o manual do produto para obter mais informações.

7.0 FUNCIONAMENTO

Depois de concluir a instalação do sistema, ligue o condicionador e deixe o sensor ligar. Se estiver usando um condicionador de sinais acionado por bateria IMI, seu medidor (ou LED) deve estar lendo "verde". Isso indica uma operação adequada, e que o usuário pode começar a obter medidas. Se uma condição de falha é monitorada, primeiro verifique todas as conexões do sistema, em seguida, verifique o funcionamento do cabo e do condicionador de sinal. Se o sistema ainda não funcionar corretamente, consulte um Engenheiro de Aplicação IMI.

Obs: Sempre opere o acelerômetro dentro das limitações apresentadas na Folha de Especificações em anexo. A operação do dispositivo fora desses parâmetros pode causar danos temporários ou permanentes no sensor.

8.0 CALIBRAÇÃO DO ACELERÔMETRO

Obs: Constitui boa prática de medição verificar o desempenho de cada acelerômetro com um shaker portátil ou outro dispositivo de calibração, antes e depois de cada medição. O shaker portátil IMI opera em uma freqüência fixa e amplitude conhecida (1,0 g) para fornecer rápida verificação da sensibilidade do sensor.

Acelerômetros são instrumentos de medição de precisão. São desenvolvidos com alto grau de engenharia, para fornecer informações precisas de sinais elétricos que representam a vibração que está sendo monitorada. Cada sensor é calibrado por comparação com um nível de aceleração conhecida. Algumas calibrações incluem curvas de freqüência de resposta, medições de freqüência de ressonância, sensibilidade transversal e muitos outros testes úteis. As aplicações que exigem um alto grau de precisão, ou aqueles de instalações que necessitam de certificação e rastreabilidade exigem resultados dos testes completos de calibração. A Figura 12 mostra uma típica folha de dados de calibração.

Figura 12. Certificado de Calibração Típico

Algumas aplicações têm requisitos muito menos rigorosos para a certificação de calibração. Medidas simples de sensibilidade em uma única freqüência pode ser suficientes; a verificação operacional e certificados de conformidade com as especificações publicadas podem satisfazer as necessidades de calibração de muitas indústrias. A redução dos requisitos finais de calibração reduzem o custo de fabricação do sensor e diminuem o preço para quem os utiliza em manutenção preventiva.

A recalibração periódica pode ser necessária para indústrias com requisitos rigorosos de certificação e rastreabilidade. É sempre recomendado que o usuário recalibre o sensor periodicamente, especialmente se este encontrou um nível muito alto de choque ou temperaturas extremas durante longos períodos de tempo. Algumas indústrias desenvolver capacidades de calibração interna, para verificar periodicamente o desempenho dos acelerômetros. Há produtos disponíveis que fornecem um conjunto com nível de aceleração de 1 g em frequência fixa para rápida verificação de sensor.

Por essas razões, recomenda-se que seja estabelecida uma calibração para cada ciclo do acelerômetro. O cronograma é único e é baseado em uma série de fatores, tais como a extensão do uso, condições ambientais, requisitos de precisão, informações de tendências obtidas a partir de registros de calibração anteriores, normas contratuais, freqüência de "verificação cruzada" com outros equipamentos, recomendações do fabricante e riscos associados a leituras incorretas. As normas internacionais, como o ISO 10012-1, contêm informações e métodos sugeridos para determinar intervalos de recalibração para a maioria dos equipamentos de medição. Tendo em mente as informações acima, e sob circunstâncias "normais", o IMI cautelosamente sugere um ciclo de calibração de 12 a 24 meses, para a maioria dos acelerômetros piezoelétricos.

8.1 SENSOR DE RECALIBRAÇÃO

A assistência de recalibração de acelerômetros é normalmente realizados por laboratórios internos de metrologia do IMI. (Outros laboratórios internacionais e particulares também estão disponíveis.) O laboratório IMI é certificado com a ISO 9001, cumpre o ISO 10012-1 (e antigo MIL-STD-45662A) e utiliza equipamentos diretamente rastreáveis para NIST. Isso garante uma calibração precisa de especificações relevantes.

Abaixo, um amplo panorama das técnicas de Calibração Consecutiva normalmente utilizadas em acelerômetros. A técnica oferece um método rápido e fácil de determinar a sensibilidade de um acelerômetro de teste a uma ampla faixa de freqüência.

8.2 TEORIA DA CALIBRAÇÃO CONSECUTIVA

A Calibração Consecutiva é talvez o método mais comum de determinar a sensibilidade dos acelerômetros

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piezoelétricos. O método se baseia em comparação simples com um acelerômetro anteriormente calibrado, tipicamente denominado como padrão de referência, conforme mostrado na Figura 13.

Figura 13. Acelerômetro Padrão de Referência

Tais dispositivos de alta precisão, diretamente rastreáveis para um laboratório de normalização reconhecido, são projetados para a estabilidade, bem como configurados para aceitar um acelerômetro de teste. Ao instalar um acelerômetro de teste no de padrão de referência, e em seguida conectar a associação em uma fonte de fonte de vibração adequada, é possível que ambos os dispositivos vibrem e comparem dados, como mostrado na Figura 14. (As configurações do testes podem ser automatizada e variam, dependendo do tipo e do número de acelerômetros que estão sendo calibrados.)

Figura 14. Típico Sistema de Calibração Consecutiva

Pelo fato de a aceleração ser a mesma nos dois sensores, a taxa das saídas (VT/VR) também deve será a taxa da sensibilidade. Com a sensibilidade do padrão de referência (SR) conhecido, a sensibilidade exata do sensor de teste (TS) é facilmente calculado utilizando a seguinte equação:

ST=SR (VT/VR)

Pela variação de frequência da vibração, o sensor pode ser calibrado em toda a faixa de frequência de operação. A resposta comum de um acelerômetro não filtrado é mostrada na Figura 15.

Conecte o sensor de teste nesta extremidade

Conecte esta extremidade no agitador

SinalPara Fora

Elemento de Detecção

Referência Padrão

TesteSensor

Condicionadores de Sinal

Agitador Gerador de Funções

Figura 15. Resposta Típica de Acelerômetro de Teste

9.0 SOLUÇÃO DE PROBLEMAS

Os sensores piezoelétricos são equipamentos de medição dinâmica. Utilizam elementos sensores piezoelétricos para a conversão ou transdução de fenômenos mecânicos para um sinal elétrico. O parâmetro mecânico pode ser força, pressão ou vibração. O sinal elétrico bruto de um elemento de carga piezoelétrica é um sinal de alta impedância. Este sinal de carga é normalmente convertido para um sinal de tensão de baixa impedância, tanto por um amplificador de carga externa quanto um amplificador de tensão externa. Os cabos entre o sensor de carga e o amplificador, cabos de baixo ruído, devem ser de alta qualidade e devem ser o mais curtos possíveis. A Figura 16 mostra um sistema típico de alta impedância.

Figura 16. Conexão do Sistema de Alta Impedância

Sensores amplificados internamente, ou sensores ICP®, empregam amplificadores em miniatura na conversão do sinal de carga de alta impedância para um sinal de voltagem de baixa impedância. Tais amplificadores constituem peças internas do sensor, portanto, não necessitam de cabos de baixo ruído ou amplificadores externos. Eles têm o ganho configurado, de modo que sensibilidades de saída estão padronizadas.

Figura 17. Conector do Sistema ICP®

Sensores ICP® são sensores de dois fios. Eles são alimentados com uma fonte de corrente contínua

Amplitude

Fase

Cabo de Baixo Ruído

Carregar o Amplificador

Carregar o Sensor de Saída

Dispositivo de LeituraDispositivo

Cabo Coaxial Normal

Dispositivo de LeituraDispositivo

(com alimentação do ICP)

Sensor ICP

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constante. A fonte de alimentação tem tipicamente de 18 a 30 volts de corrente constante limitada por meio de uma corrente constante entre 2 e 20 mA. Os fornecimentos típicos operados por bateria oferecem 2 mA de corrente constante para prolongar a vida desta, enquanto os sistemas de monitoramento contínuo oferecem mais corrente a fim de conduzi-la em cabos mais longos. A Figura 17 mostra o sistema típico de sensor ICP ®.

A saída de sinal de um sensor ICP ® é um sinal de tensão de baixa impedância proporcional a medição dinâmica, como força, a pressão ou a vibração. Esse sinal de tensão é transportado em uma tensão de polarização de corrente contínua. O sinal dinâmico de corrente alternada é sobreposto à tensão de polarização de corrente contínua, e é permitido oscilar entre a tensão de alimentação e do aterramento, como mostrado na Figura 18. Ao contrário de amplificadores operacionais (Op Amp) que exigem um fornecimento positivo e negativo e permitem que o sinal "se desloque" e "oscile" entre "trilhas" de positivo e o negativo, o sensor ® precisa que o sinal de saída tenha corrente contínua polarizada.

Figura 18. Tensão de Polarização de CC no Sensor

A tensão de polarização de corrente contínua é uma excelente ferramenta de diagnóstico. A tensão proporciona um meio de verificar se o amplificador está "ligado". Fontes de alimentação típicas de entrada/saída irão bloquear a tensão de polarização de CC na saída através de um condensador de bloqueio, a fim de integrar a CA no sinal de dispositivos de leitura. Colocando a entrada dentro de um medidor de tensão de CC, como mostrado na Figura 19, a tensão de polarização pode ser medida.

Na medição da tensão de alimentação, a tensão de polarização pode ser medida depois do sensor conectado. Se o medidor permanecer em alimentação, algo no sistema está aberto ou não conectado. Se o medidor indicar "0", algo no sistema está em curto-circuito. Se o medidor indicar um valor dentro da faixa de tensão de polarização do sensor, o dispositivo e os cabos estão funcionando corretamente.

Figura 19. Medição da Tensão de Polarização de Corrente Contínua

10.0 PROCEDIMENTO DE REPARO/DEVOLUÇÃO

Devido à natureza da maioria da instrumentação do IMI, NÃO se recomenda geralmente o reparo no local, que, se executado, pode causar a perda de garantias. Se é necessária assistência de fábrica, entre em contato com o IMI para obter um número de AUTORIZAÇÃO DE DEVOLUÇÃO DE MATERIAL (ADM) antes de enviar o equipamento para o fabricante. Tenha informações como modelo e número de série disponíveis. Além disso, para garantir a eficiência do serviço, não se esqueça de incluir uma descrição escrita dos sinais e problemas do equipamento para o representante de vendas ou distribuidor local, ou entre em contato com a IMI se nenhum deles for localizado em sua região.

Clientes de fora os EUA devem consultar o distribuidor IMI local para informações sobre devolução de equipamentos. Para exceções, entre em contato com o departamento de Vendas Internacionais da IMI, para solicitar instruções de envio e um ADM. Para obter assistência técnica, ligue para o número (716) 684-0003 ou envie um fax para o número (716) 684-3823. Também é possível receber assistência por e-mail, escrevendo para o endereço imi@pcb.com, ou visitando nosso site em www.peb.com.

11.0 ATENDIMENTO AO CLIENTE/GARANTIA

A IMI, uma divisão do PCB Piezotronics, garante a Satisfação Total do Cliente. Se, a qualquer momento e por qualquer motivo, você não estiver completamente satisfeito com qualquer produto da IMI, ela irá repará-lo, substituí-lo ou trocá-lo sem nenhum custo. Você também pode escolher, dentro do período de garantia, reembolsar o valor de compra do produto.

A instrumentação da IMI tem garantia contra defeitos materiais e de fabricação por um ano, a menos que expressamente especificado. Danos em instrumentos causados por alimentação incorreta ou má utilização não estão cobertos pela garantia. Se houver alguma dúvida sobre a alimentação, uso previsto ou uso geral, consulte o contato local de vendas ou distribuidor local. As baterias e outros itens de hardware que são descartáveis não são cobertos pela garantia.

A IMI oferece a todos os clientes, sem nenhum custo, suporte por telefone, 24 horas por dia. Esse serviço torna disponível o suporte técnico ao produto ou aplicação, a nossos clientes, de dia ou à noite, sete dias por semana. Quando surgirem problemas imprevistos ou situações de emergência , ligue para a Linha Direta da IMI em 716-684-6003, e um especialista na aplicação irá ajudá-lo.

Sinal Dinâmico de Corrente Alternada

Fornecimento 24 V

Tensão de Polarização 12 V

Aterramento 0 V

DVMVolts CC

Dispositivo de LeituraDispositivo

Sensor IPC

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3425 Walden Avenue, Depew, NY 14043Telefone: 716-684-0003

FAX: 716-684-3823 • INTL. Fax: 716-684-4703ICP® é marca registrada da PCB Piezotronics, Inc., que identifica exclusivamente os sensores PCB que incorporam microeletrônicos embutidos.

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1.0 Normógrafo para Orientação do Cabo

(Taxa da tensão máxima de saída, do sensor até a corrente constante disponível)

Frequência (Hz)