Пьезоэлектрический датчик: определение, преимущества, принцип работы

Тысячи современных производителей электроники ежедневно обращаются к пьезотехнологии в своих продуктах, от сотовых телефонов до музыкальных поздравительных открыток и датчиков вибрации. И хотя пьезоэлектрические устройства широко использовались в течение многих лет, внедрение возможностей промышленного Интернета вещей (IIoT) также сделало пьезодатчик мощным инструментом, который бригады по техническому обслуживанию могут использовать для контроль состояния.

Пьезодатчик устанавливается на машине и измеряет такие параметры, как вибрация, давление, ускорение или температура. Установив один из этих датчиков мониторинга состояния, бригады по техническому обслуживанию могут выявлять неисправности машины и проводить анализ данных.

Что такое пьезоэлектричество?

Пьезодатчики работают на основе принципа в физике, называемого пьезоэлектрическим эффектом. Термин «пьезоэлектрический» происходит от греческого слова «piezein», что означает сжимать или нажимать, и piezo, греческого слова «толкать». Пьезоэлектричество, также называемое пьезоэффектом, можно просто понять через зажигалку, используемую для разжигания огня в газовом или угольном гриле.

Когда вы нажимаете на курок и слышите резкий щелчок, этот звук создается подпружиненным молотком, ударяющим по кварцевому кристаллу или искусственному пьезоэлектрическому материалу. Давление на кристалл генерирует электрический заряд, вызывая искру, которая воспламеняет газ, создавая пламя.

Как работает пьезоэлектрический датчик

Пьезодатчик производит тот же пьезоэффект, что и запальник, но вместо этого электрический сигнал обрабатывается системой сбора данных. Например, Беспроводные датчики вибрации Azima Accel 310™ передавать данные в LIVE-Asset Portal, своего рода центр управления для мониторинга состояния.

В общем случае пьезодатчик использует пьезоэлектрический эффект для измерения таких величин, как вибрация, давление, ускорение, температура, деформация или изменения силы, преобразуя их в электрический заряд.

Беспроводные датчики вибрации Azima Accel 310™ сочетают в себе высокочастотный пьезоэлектрический датчик и глубокую аналитику программного обеспечения, что позволяет бригадам по техническому обслуживанию использовать мониторинг вибрации на критически важных для производства объектах и ​​постоянно анализировать измерения вибрации.  

Беспроводные датчики вибрации Azima Accel 310™ оснащены высокочастотным пьезоэлектрическим датчиком и могут быть разделены, измерены и проанализированы. Все машины вибрируют и имеют определённую вибрационную сигнатуру, которая остаётся постоянной до возникновения проблемы. Вибрационный анализ используется для мониторинга уровней вибрации машины и изучения закономерностей в сигналах с целью раннего выявления проблем.

Команда Беспроводные датчики вибрации Azima Accel 310™ Сбор данных и помощь бригадам по техническому обслуживанию в выявлении неисправностей оборудования на основе анализа вибрации, включая четыре основные неисправности: дисбаланс, перекос, люфт и повреждение подшипников. Это раннее предупреждение позволяет бригадам по техническому обслуживанию выявлять и оценивать серьёзность неисправностей, а также оперативно принимать меры для предотвращения поломок и простоев оборудования.

В двух словах, Беспроводные датчики вибрации Azima Accel 310™:

• Постоянно контролирует состояние оборудования через фиксированные интервалы времени
• Определяет конкретную неисправность и элемент, вызывающий неисправность
• Определяет степень неисправностей машины
• Позволяет анализировать данные и предлагать следующие шаги

В каких отраслях промышленности используются пьезоэлектрические датчики вибрации?

Есть ряд разных типы датчиков вибрации. Однако во многих отраслях промышленности используются пьезоэлектрические датчики вибрации, включая аэрокосмическую, медицинское оборудование, автомобилестроение, а также производство продуктов питания и напитков. Вот несколько примеров того, как различные отрасли применяют пьезоэлектрические датчики.

Датчики вибрации для производства

Производители продукции зависят от своего оборудования, чтобы оно работало и производило качественную продукцию. Пьезодатчики измеряют вибрацию, вызванную распространенными проблемами оборудования, такими как дисбаланс или неисправность подшипников. Если эти проблемы сохраняются, они в конечном итоге могут привести к дефекту продукта. Благодаря раннему обнаружению неисправностей с помощью системы датчиков непрерывного мониторинга вибрации можно избежать дефектов продукта. 

Датчики вибрации для Продукты питания и напитки

Оборудование, используемое для обработки пищевых продуктов, должно часто дезинфицироваться, чтобы избежать микробного загрязнения и обеспечить безопасность пищевых продуктов. Пьезоэлектрические датчики прочны и устойчивы к коррозии, вызванной многократным использованием химических продуктов, необходимых для очистки машин.

Датчики вибрации для Аэрокосмическая индустрия

Некоторые компании производят пьезодатчики, которые можно встраивать в крылья самолетов, чтобы обнаруживать изменения вибрации и возможные повреждения материала крыла на ранней стадии, даже когда неисправность уже произошла. Разница в вибрации, вызванная изменением крыла, запускает уведомление по электронной почте, отправляемое специалисту по техническому обслуживанию, что позволяет ему принимать решения на основе данных и немедленно решать проблемы безопасности и крыла.

Датчики вибрации в медицинских приборах

Чувствительность и низкое энергопотребление пьезодатчиков оказались полезными для различных компаний, использующих их в медицинских приложениях. Например, некоторые компании используют пьезодатчик вибрации в кардиостимуляторе для мониторинга и определения уровня физической активности человека, что позволяет кардиостимулятору подстраиваться под увеличение или уменьшение движения.

Датчики вибрации в автомобилях

Транспортные средства оснащены датчиками, включая различные пьезоэлектрические датчики. Одним из примеров их использования является обнаружение электрических препятствий для окон и дверей, например, руки на пути закрывающегося окна. Датчик может распознавать нагрузку на автоматический двигатель, которую создает рука, и он отменяет действие окна, избегая нанесения вреда или получения травм.

Пьезоэлектрический датчик вибрации своими руками

В наши дни пьезодатчики предназначены не только для профессионалов. Можно создавать проекты пьезодатчиков своими руками (DIY) с использованием электронных платформ с открытым исходным кодом. Например, многие студенты и умельцы делают датчики вибрации Arduino. Еще одним интересным источником для проектов датчиков вибрации является Raspberry Pi, фонд, который снабжает молодежь недорогими компьютерами и бесплатным программным обеспечением. Оборудование помогает им создавать вещи, использующие пьезоэлектрический эффект, такие как сейсмометр для предупреждения о землетрясениях, детектор белок или пианино LEGO. 

Преимущества пьезоэлектрических датчиков при техническом обслуживании

В мире технического обслуживания пьезоэлектрические контроль состояния Датчики являются одним из наиболее широко используемых типов устройств благодаря присущей им устойчивости и универсальности, включая способность работать в суровых условиях.

Непрерывный мониторинг состояния работоспособности актива позволяет бригадам по техническому обслуживанию сократить ручные показания с помощью портативных приборов для измерения вибрации. Кроме того, технические специалисты могут получить доступ измерение вибрации данные удаленно, где бы они ни находились, с помощью мобильного устройства.

Раннее выявление проблем с машинами помогает бригадам по техническому обслуживанию предотвращать незапланированные простои и увеличивать время безотказной работы. Датчики контроля состояния также позволяют менеджерам по техническому обслуживанию более точно планировать и составлять графики работ по техническому обслуживанию, обеспечивать доступность запасных частей, повышать производительность и продлевать срок службы машины. 

Как пьезоэлектрический датчик повышает безопасность?

Компактный пьезоэлектрический датчик вибрации Azima Accel 310™ позволяет размещать его на промышленном оборудовании в труднодоступных местах. Технические специалисты могут получать данные с датчика вибрации удалённо по Wi-Fi, что сокращает количество поездок для проверки оборудования и позволяет им избегать опасных зон. Это позволяет им больше времени уделять другим важным работам по обслуживанию оборудования.

Пьезоэлектрический датчик для контроля вибрации

Беспроводные датчики вибрации Azima Accel 310™ — один из многих беспроводных инструментов Fluke Reliability для мониторинга вибрации. Настройка датчика выполняется быстро. Ввод данных об оборудовании и начало получения данных о вибрации в режиме реального времени занимает всего несколько минут.

Беспроводные датчики вибрации Azima Accel 310™ передают данные на портал LIVE-Asset™. Программное обеспечение для управления активами отображает графики тенденций и подробные данные по всем вашим машинам на единой панели управления. Благодаря подробным данным измерений вибрации ваша команда может принимать решения на основе данных.

Готовы ли вы запустить программу мониторинга состояния? Поговорите со специалистом.