Khái quát về cảm biến đo độ rung

Cảm biến đo độ rung là gì?

Cảm biến đo độ rung (tên tiếng Anh: Vibration Sensor) là một trong những thiết bị không thể thiếu trong việc bảo trì nhà máy – nhất là các loại động cơ. Thông thường, sự rung động của bất kỳ sự vật nào cũng được đặc trưng bằng độ dịch chuyển, gia tốc và tốc độ. Độ rung là phép đo phức tạp bao gồm nhiều thông số khác nhau được tích hợp.

Cảm biến rung sẽ nhận biết những sự thay đổi của các thông số này và phát ra các tín hiệu rung chuyển. Có thể bắt gặp cảm biến rung trong các thiết bị như điện thoại di động, điều khiển, máy móc công nghiệp…

Hiện nay có 3 loại cảm biến phát hiện rung chính gồm:

• Cảm biến gia tốc: Là thiết bị dùng để đo lường gia tốc hoặc độ rung của một vật.

Cảm biến rung gia tốc (hay còn gọi accelerometer) là thiết bị đo lường độ rung, hay gia tốc chuyển động của kết cấu. Loại cảm biến này có một bộ chuyển đổi để chuyển lực cơ học gây ra bởi rung động hoặc sự thay đổi trong chuyển động thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng áp điện (piezoelectric effect).

Có 2 loại cảm biến rung gia tốc áp điện: trở kháng cao và trở kháng thấp.

Cảm biến gia tốc trở kháng cao:

Loại cảm biến gia tốc này tạo ra điện tích kết nối trực tiếp với thiết bị đo. Chúng yêu cầu độ tương thích và thiết bị đo đạc đặc biệt nên thường được dùng trong các cơ sở nghiên cứu hoặc các ứng dụng nhiệt độ cao.

Cảm biến gia tốc trở kháng thấp:

Máy đo gia tốc trở kháng thấp có một gia tốc kế điện tích ở mặt trước cùng một vi mạch và bóng bán dẫn tích hợp để chuyển đổi điện tích đó thành điện áp trở kháng thấp.

Loại cảm biến này dễ dàng kết nối với các thiết bị đo đạc tiêu chuẩn nên nó được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp.

• Cảm biến đo sức căng: Là cảm biến dùng để đo sức căng trên bộ phận máy. Strain gauge có điện trở thay đổi theo lực tác dụng. Nó chuyển đổi lực, áp suất, lực căng, trọng lượng, v.v., thành sự thay đổi về điện trở để có thể đo lường được.

Khi các lực bên ngoài tác dụng lên một vật thể đứng yên sẽ sinh ra ứng suất và biến dạng. Khi có một lực căng tác dụng lên bất kỳ dây kim loại nào, chiều dài của dây đó sẽ tăng lên và đường kính dây giảm. Sự tăng chiều dài và giảm đường kính này sẽ làm thay đổi điện trở của dây dẫn, nhờ vậy có thể đo được độ căng trên các bộ phận máy.

• Cảm biến đo dòng điện xoáy: Nó có khả năng xác định mức độ rung chuyển của trường điện từ.

Cảm biến dòng điện xoáy Eddy current( hay cảm biến dịch chuyển điện dung) là thiết bị không tiếp xúc đo lường vị trí và sự thay đổi vị trí của thành phần dẫn điện. Các cảm biến này hoạt động bằng trường điện từ. Cảm biến có đầu dò để tạo ra dòng điện AC tại phần đầu.

Dòng điện AC tạo ra các dòng điện nhỏ trong bộ phận đang được kiểm tra gọi là dòng điện xoáy Eddy current. Cảm biến giám sát sự tương tác của hai từ trường này. Khi vùng tương tác thay đổi, cảm biến sẽ tạo ra một điện áp tỷ lệ với sự thay đổi trong tương tác của hai từ trường.

Khi sử dụng cảm biến dòng điện xoáy, cần lưu ý rằng thiết bị được đo nên lớn hơn ít nhất 3 lần so với đường kính của cảm biến để đạt được kết quả đo chính xác.

Ngoài ra còn một số nhóm khác như: điện dung, cảm ứng, biến áp, trở kháng, ứng suất…

Đơn vị đo độ rung

Vì có thể chia thành các loại cảm biến nhiệt độ, cảm biến chuyển động, cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng… tùy theo loại tính chất muốn được đo lường sự thay đổi, do đó sẽ có nhiều đơn vị đo độ rung khác nhau.

• Rung động: là những dao động cơ học, phát sinh từ động cơ máy móc, các dụng cụ lao động, từ địa chất kết cấu công trình hoặc các hoạt động khác. Dao động này có thể là dạng điều hòa hoặc không điều hòa.
• Gia tốc rung: Là đại lượng vectơ đặc trưng cho phương, chiều và giá trị của vận tốc của chất điểm chuyển động. Đơn vị đo là: mm/s2, cm/s2, m/s2.
• Tốc độ rung: Là đại lượng vectơ đặc trưng cho phương, chiều và độ nhanh chậm của chất điểm chuyển động. Đơn vị đo là: mm/s; cm/s; m/s.
• Biên độ rung: Là độ lệch lớn nhất so với vị trí cân bằng của một dao động.
• Tần số rung: Là số dao động trong một đơn vị thời gian, đơn vị là Hertz (Hz)

Cấu tạo của cảm biến đo độ rung

Cơ chế hoạt động của cảm biến rung khá đơn giản, vì vậy cấu tạo cũng cảm biến rung cũng khá quen thuộc, bao gồm 2 bộ phận chính là:

• Cuộn dây dẫn
• Nam châm vĩnh cửu

Với cấu tạo này, nam châm sẽ thiết kế làm sao để có thể được cố định khi khung cảm biến di chuyển. Khi đó, nam châm vĩnh cửu và cuộn dây dẫn sẽ chuyển động tạo thành một dòng điện có điện tích tỷ lệ thuận với vận tốc rung. Như vậy, cảm biến rung hoạt động độc lập và cũng không cần dùng đến dòng điện, mạch biến đổi tín hiệu bên ngoài.

Nguyên lý cảm biến đo độ rung

Máy đo độ rung hoạt động dựa vào cảm biến gia tốc trên thiết bị. Dưới tác động của độ rung, các tinh thể áp điện (piezoelectric crystal) sẽ biến dạng (theo chiều nén) và tạo ra hiện tượng áp điện. Để đảm bảo độ biến dạng của tinh thể áp điện bên trong, một vật nặng sẽ được đặt lên trên nó. Điện áp này được đưa đến mạch điện và quy về điện áp. Sau đó, điện áp được chuyển vào máy đo độ rung thông qua cáp kết nối, chuyển đổi thành dữ liệu đo.

Sản phẩm cảm biến độ rung

Công ty Lidinco chuyên cung cấp các loại cảm biến độ rung chính hãng đến từ thương hiệu hàng đầu GTI Predictive, MMF, PCB Piezotronics,… đa dạng với từng nhu cầu riêng, giá tốt, tư vấn hỗ trợ kỹ thuật miễn phí. Một số sản phẩm cảm biến rung, cảm biến gia tốc nổi bật tại Lidinco:

Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống

Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam

Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797

Di động: 0906 988 447

Email: sales@lidinco.com