Приборы для измерения вибрации

Инженеры и техники стараются уменьшить колебания, возникающие при работе механических и электромеханических агрегатов. Для этого используют виброизоляцию, изменяют диаметры основных деталей (подшипников, валов). Вибрация становится причиной излишнего шума, увеличенного износа элементов и их разрушения.

Необходимость точного измерения механических колебаний для последующего их анализа возникла давно, еще при конструировании первых машин и агрегатов. Сейчас инженеры с помощью современных приборов тщательно исследуют амортизацию колебаний, способы изменения деталей для повышения прочности динамических конструкций. Оборудование измерения шума и вибрации — это точные приборы, которые используются в конструкторских бюро, на производстве, в технических лабораториях, а также в ремонтных мастерских.

Виды приборов для измерения вибрации и их назначение

Виброметры и балансировщики – электронные приборы высокой точности. Нужны для определения показаний амплитуды и частоты колебаний разных предметов. С их помощью определяют скорость, ускорение колебаний.

Работа измерителей вибрации основана на определении фактических частоты и амплитуды данного колебания. Принцип действия приборов:

1. Вибродатчик устанавливают на плоскости исследуемого предмета или рядом с ним.
2. Зафиксированные прибором сигналы передаются от вибрационного датчика к усилителю (основной блок) по кабелю.
3. Сигнал усиливается, направляется к электрической плате с чипами, которая обрабатывает информацию.
4. Одновременно полученные от датчика данные записываются в память.
5. Обработчик информации рассчитывает амплитуду и частоту колебаний.
6. Сведения выводятся на дисплей.

Приборы отличаются размерами, весом и наличием дополнительных функций. Портативные модели по габаритам не больше брелоков или смартфонов. Они управляются одной или двумя клавишами, называются виброручками. Промышленные устройства состоят из основного блока, выносного датчика и кабеля, который соединяет оба контура.

Разработаны измерительные приборы с режимами вычислений спектров, сигналов, с функцией запоминания измерений, переноса данных в память ПК. Есть модели с дополнительным температурным датчиком.

Стационарные приборы питаются от сети 220 В, они комплектуются блоками питания. Портативные модели работают от батареек или аккумуляторов.

По принципу улавливания колебаний виброметры бывают:

• Пьезоэлектрические.
  При вибрации колебания от исследуемого предмета передаются на пьезоэлементы с дисками. На их обкладках появляется электрическое напряжение. Его величина будет прямо пропорциональна усилию.
  В ходе измерения сигнал идет через пьезокристалл, который способен сжиматься и разжиматься под влиянием переменных давлений. Первичное возбуждение происходит благодаря магнитному полю. В устройство входит электронный блок, необходимый для обработки сигналов.
  Преимущество пьезоэлектрических виброметров — небольшая стоимость. Также эти надежные приборы могут работать при неблагоприятных климатических условиях.

• Оптические.
  Оптические или лазерные приборы состоят из светочувствительного датчика, необходимого для обработки светового луча, основного блока, который обрабатывает данные. Иногда аппарат представляет собой моноблок. Оптические приборы могут без контакта с объектом измерять параметры вибрации.
  Принцип работы основан на доплеровском сдвиге частот лазерного излучения, которое отражается от подвижного предмета. Если датчики для измерения вибрации направить на исследуемый объект в состоянии покоя, то длины исходного и отраженного луча будут равны. Если предмет вибрирует, то производится фиксация изменений лазерным датчиком. Он регистрирует колебания, передает их на вычислительную плату. Электроника вычисляет параметры вибрации.

• Вихретоковые.
  Это бесконтактный тип аппаратов, но измерять характеристики колебаний он сможет только тогда, когда изучаемый объект пропускает электрический ток. Определить параметры вибрации диэлектриков с помощью этого прибора нельзя.
  Кроме датчиков, аппараты комплектуются катушкой, диэлектрическим элементом. Бесконтактный вихревой пробник присоединен к электронному блоку с помощью специального кабеля.
  В ходе работы аппарат возбуждает колебания в катушке. Возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с изучаемым предметом. Электронный блок получает по кабелю нужные для расчетов данные и выдает на дисплей характеристики колебаний.
  Прибор позволяют измерять вибрацию электромоторов, турбин, компрессорных установок. Но вихревой виброметр считается узкоспециализированным устройством. Также высок процент погрешности.

• Индукционные.
  Индукционные приборы отличаются большой массой и габаритами, если сравнивать с аналогами других типов. Другой минус – они не позволяют точно вычислить, параметры колебаний. Но эти устройства очень помехоустойчивы.
  Индукционный датчик воспринимает механическую вибрацию, выполняет ее преобразование в электрический сигнал, который поступает на первичную обмотку трансформатора. Затем сигнал усиливается и подается на плату преобразователя для усиления и выпрямления.
  Некоторые модели индукционных виброметров не потребуют электропитания. Но они обладают малой чувствительностью, применяются на производствах и в лабораториях, где не требуется высокая точность определения параметров вибрации.

При работе разных по типу приборов используются различные методы определения характеристик колебаний. От этого зависит точность устройства.

Где применяют виброметры

Виброметры и балансировщики используют для определения состояния оборудования с вращающимися узлами и отдельными деталями. Полученные сведения помогают судить о состоянии объекта, о его исправности.

Балансировщик может показывать общий уровень колебаний в стандартных полосах частот, помогает определять соответствие его ГОСТам. Позволяет выявить нарушения баланса в сложных узлах с валами и подшипниками. С помощью балансировщика можно проводить установку ротора, корректировать его положение на опорах.

Виброметры применяют для диагностики промышленного оборудования разнообразного типа: насосно-компрессорных станций, гидравлических и газовых турбин, вентиляционных линий. Они нужны для проверки конвейеров, редукторов, электромашин.

Виброметры применяют для контроля качества при формировании изделий из бетона или железобетона. С помощью колебаний извне можно добиться большей плотности и прочности застывших изделий. Виброметр дает точную оценку свойств бетона до его полного застывания. Также оборудование позволяет контролировать эффективность работы сложного оборудования без погрешностей.

Виброметры нужны при проверке нормативов охраны труда на предприятиях. Приборы используют в строительной сфере – во время прокладывания линий метрополитена или путей железных дорог.

Виброметры помогают оценить, как мосты и эстакады реагируют на динамические нагрузки. С их помощью можно выявить характеристики вибраций, которым подвергаются сооружения, расположенные около крупных магистралей. Также прибор нужен для балансировки валов станков и техники.

Прибор измерения вибрации используют при сборке и эксплуатации самолетов, автомобилей, водной техники. Он считывает данные о колебаниях в салонах машин, кораблей. Также виброметры применяют в ходе оценки балансировки автомашины, ее элементов. Необходимы приборы при диагностике подшипников, центровке валов.