Виброметр. контроль и регистрация виброперемещенийОчень высокая вибрация двигающихся частей оборудования говорит об опасных неисправностях в его функционировании. Определить ту тонкую грань, которая разделяет штатные, маленькие значения вибрации от тех, что могут вызвать неполадку машины и даже ухудшение человеческого здоровья, смогут помочь виброметры.

Рабочий принцип

Как и любой физический колебательный процесс, вибрация отличается 2-мя ключевыми показателями – частотой и амплитудой. Их совокупность определяет три величины, значения которых дает возможность сделать правильную оценку вибрации: виброперемещение, виброскорость и виброускорение.

Под виброперемещением знают относительное изменение положения подвижного узла или агрегата в общем от его начального расположения. Исходя из этого, виброскорость оценивает динамику такого изменения, а виброускорение – интенсивность возрастания виброскорости.

Виброметр. контроль и регистрация виброперемещений

Полезность виброметра зависит от его возможности определять все три указанных выше параметра. Происходит это в следующей очередности:

 

  • Закреплённый в определённом месте измеритель вибрации фиксирует исходный сигнал.
  • По короткому кабелю сигнал в виде колебаний передаётся на усилитель. Длина кабеля должна быть минимально допустимой.
  • Усилитель увеличивает исходный сигнал, и перенаправляет его на устройство индикации (в современных виброметрах это либо жидкокристаллический указатель – для переносных приборов, либо экран дисплея – для неподвижных).
  • Параллельно выполняется запись текущих показаний в блок памяти.

 

Для особо трудных сигналов, которые воспринимаются датчиком, в виброметрах предусматривается ещё и блок обработки информации. Там первичный сигнал очищается от шумов и стабилизируется. Для переносных виброметров обработанный сигнал подается и через наушники.

Виброметр. контроль и регистрация виброперемещений

Классификация

По методу приёма и дальнейшей обработки виброметры делятся на:

 

  1. Переносные или неподвижные (последние используются преимущественно в условиях лаборатории, при испытании техники или при исследовании её опытных образцов).
  2. Контактные или бесконтактные. В виброметрам первого типа относят пьезоэлектрические, ёмкостные и электромагнитные виброметры, а ко вторым – лазерные, оптические и электромеханические. В неподвижных установках могут применяться многоконтурные схемы оценки вибрации.
  3. Вибрографы и виброметры. Первые дают возможность записывать сигнал от первичных датчиков, преимуществом вторых являются компактность и быстрота оценки финишного результата, иногда даже в ущерб точности.
  4. Виброметры и виброанализаторы. Приборы второго типа – комбинированные, они дают возможность, вместе с традиционным, вышеописанным, способом определения интенсивности вибрации, ещё разложить их на спектры, оценить износ подвижных компонентов и даже определять просвет в подшипниковых узлах.
  5. Одно-, 2-ух- и многоканальные. Многоканальные виброметры, например, могут оценивать износ и вибрацию компонентов сразу в нескольких точках измерений, либо по нескольким осям одновременно.

 

Виброметр. контроль и регистрация виброперемещений

Более того, по весу и габаритам виброметры классифицируются на портативные (размером не больше смартфона), переносные и неподвижные. Фиксированные варианты предназначаются для мониторинга особо ответственного оборудования, они фиксируются на нём и работают в непрерывном режиме. Другие виды техники применяют аккумуляторное или батарейное питание.

В последующем рассматриваются самые популярные виды перечисленных приборов для измерений, которые отвечают требованиям стандарта ISO 10818-1-97.

Пьезоэлектрические виброметры

Рабочий принцип подобного рода устройств состоит в том, что на конкретных участках измеряемого узла фиксируются датчики с пьезокристаллами, которые передают присущие вибрации механическим путём. Для этого предусматриваются высокочувствительные проволочки, а сами колебания передаются с помощью кристалла, сжимающегося и разжимающегося от воспринимаемых переменных давлений на него. Первичное возбуждение кристалла выполняется переменным магнитным полем.

Для увеличения точности замеров в пьезоэлектрических виброметрах учтены:

 

  • Параллельно подключённая к кристаллу инертная масса, которая создает статическую балансировку прибора и сглаживает все сторонние вибрации (можно сказать, что такой элемент считается своего рода электронным маховиком);
  • Электронный блок, который предназначен для получения обработки сигнала от пьезоэлектрического элемента.

 

Виброметр. контроль и регистрация виброперемещений

Востребованные отечественные виброметры типа ВК5М и ВВМ-311 применяют собственно пьезоэлектрический способ определения вибрации. При этом ВК-5М – более портативен, и при помощи магнитного держателя можно установить конкретно на измеряемом объекте. Функция записи сигнала на какой-либо подключаемый внешний носитель у данных приборов отсутствует.

Пьезоэлектрические виброметры дёшевы, надёжные, отличаются хорошей воспринимаемостью первичного вибросигнала, способны работать в самых разных внешних условиях. Их минус – необходимость в непосредственной установке на измеряемый объект, что не всегда можно.

Магнитострикционные и электромагнитные виброметры

Рабочий принцип подобной техники схож: в обоих случаях колебания воспринимаются магнитом, и с помощью ферромагнитного проводника передаются дальше на регистрирующий блок. Отличие лежит только в том, что в первом варианте электромагнит регулярно включён в электрическую цепь прибора, а в другом – исключительно при замере показателей вибрации.

В качестве первичного датчика применяется этот элемент колебательного контура как катушка индуктивности. Её встраивают в контактный держатель, который подносится с меньшим зазором к измеряемому объекту. Присущие вибрации наводят в катушке вихревые токи Фуко, которые, со своей стороны, генерируют переменое электромагнитное поле. Изменяющаяся индуктивность катушки пропорциональна интенсивности вибрации. Держатель снабжается диэлектрическим корпусом, что исключает влияние прочих факторов на индуктивность. Дальше, в зависимости от типа прибора, происходит либо передача амплитуды и частоты электромагнитного поля к блоку обработки информации, либо переустройство колебаний контура в сигналы оценки количественного уровня вибрации.

Виброметр. контроль и регистрация виброперемещений

Виброметры, оценивающие вибрацию магнитострикционным методом, работают очень медленно, так как колебания переменного электромагнитного поля отделываются очень внимательно. В то же время, для своевременного определения уровня вибрации с резко изменяющимися амплитудой и частотой, удобнее электромагнитные виброметры.

Обычными представителями данного класса измерительной техники являются приборы Янтарь М и СМ 21.

Виброметр. контроль и регистрация виброперемещений

Сравнительный анализ эффективности виброметров разного типа

Выбор виброметра делают, принимая к сведению удобства его применения, точность определения амплитуды и частоты виброперемещений, скорости получения данных по виброскорости и виброускорению, а еще практичных границах применения, зависимости от условий, в которых проводятся измерения и возможностью фиксирования финишного результата.

По последнему из указанных показателей бесспорные преимущества имеют лазерные виброметры от Vela (Испания), OMS (США) или отечественный «Кварц». Минус подобной техники – большая цена, а еще необходимость квалифицированного обслуживания и тарировки. Впрочем записью на USB-носитель обладают звуковой виброметр Fluke-806 (Германия) и отечественный прибор СМ-21.

Виброметр. контроль и регистрация виброперемещений

Сопоставительная таблица возможностей современных измерителей уровня вибрации приведена ниже:

 

Модель прибора Диапазон измерения Погреш-ность, % Темп-ерату-рный диапа-зон работы, °С Питание
Вибропере-мещений, мкм Виброско-ростей, мм/с Виброус-корений, мм 2 /с
ВК-5М 1…700 0,1…70 0,1…10 До ±10% -10…+50 Батарейное
ВВМ-311 1…1000 0,05…100 0,1…10 До ±10% Нет данных Батарейное
СМ-21 1…1000 0,1…100 0,1…100 До ±5% -40…+300 Батарейное
Янтарь-5М 6…480 1…150 1…200 6…10% -10…+50 Аккумулятор
Fluke-805 1…100 0,1…100 0,1…50 До ±10% -20…+50 Батарейное