Компания Senther Technology разрабатывает высокоточные пьезоэлектрические датчики вибрации и акселерометры для диагностики промышленного оборудования. Использование технологии кольцевого сдвига позволяет добиться надежной работы в тяжелых условиях с минимальными ошибками монтажа и температурными дрейфами.
Компания Senther Technology предлагает более 150 наименований измерительных приборов для контроля вибрации и ускорения. Датчики выпускаются в нескольких исполнениях и могут служить полноценной заменой компонентам от PCB Piezotronics, Endevco и TE Connectivity без необходимости переделки монтажных посадочных мест и схем питания.
Линейка включает три основные серии:
Серия 515A — миниатюрные сенсоры в цилиндрическом корпусе TO-5 с двухпроводным IEPE-выходом и питанием постоянным током. Применяются в системах, где требуется высокая помехозащищенность при передаче сигнала на значительные расстояния.
Серия 515B — датчики в корпусе TO-5 с трехпроводной схемой питания. Отличаются ультранизким энергопотреблением (ток до 0,15 мА) и рабочим напряжением 3,0…5,5 В, что делает их оптимальным выбором для беспроводных диагностических узлов и батарейных систем.
Серия 540C — самые компактные модели в формате SMD для поверхностного монтажа на печатные платы, размер 10x10x5,5 мм, с частотным диапазоном до 28 кГц.
Встраиваемый датчик 515A-50: конструкция и характеристики
Модель 515A-50 представляет собой миниатюрный промышленный акселерометр, предназначенный для вибродиагностики оборудования. Чувствительный элемент работает по принципу кольцевого сдвига, что обеспечивает высокую устойчивость к внешним помехам, включая температурные изменения и деформации монтажной поверхности.
Встроенная IEPE-электроника преобразует пьезоэлектрический заряд в низкоомный сигнал напряжения с чувствительностью 100 мВ/g, позволяя передавать данные по стандартным кабелям на значительные расстояния без дополнительных усилителей.
Основные параметры датчика 515A-50:
Диапазон измерений: ±50 g
Чувствительность (допуск ±10%): 100 мВ/g
Частотный диапазон: 0,5…20 000 Гц
Ориентация: одноосевой (ось Z)
Ударный предел: 5000 g (пиковое значение)
Ток питания (возбуждения): 2…10 мА
Способ крепления: на клей или мастику
Рабочая температура: -50…+125 °C
Широкий частотный диапазон 20 кГц делает датчик подходящим инструментом для раннего обнаружения дефектов в высокооборотистых подшипниках и анализа мелкоструктурных вибраций в авиастроении и робототехнике. Герметичный корпус из нержавеющей стали обеспечивает надежную работу в агрессивных промышленных средах.
Технология кольцевого сдвига (Annular Shear)
Метод кольцевого сдвига считается одной из самых эффективных архитектур для пьезоэлектрических акселерометров. В отличие от упрощенных компрессионных конструкций, где кристалл подвергается прямому сжатию, здесь деформация происходит за счет скольжения слоев пьезокерамики относительно друг друга.
Такой подход дает несколько критических преимуществ:
Изоляция от деформаций основания. Пьезокристалл закреплен на центральной стойке и развязан с корпусом датчика. Это исключает ложные сигналы, вызванные деформацией монтажной поверхности или чрезмерной затяжкой крепежа.
Температурная стабильность. При изменении температуры корпус расширяется или сужается, однако в схеме сдвига это почти не создает сдвигающего усилия. В результате температурный дрейф сигнала минимален, в отличие от компрессионных датчиков.
Высокая линейность. Конструкция обеспечивает очень широкий частотный диапазон и стабильную чувствительность по всему спектру.
Миниатюризация. Кольцевая схема позволяет сделать датчик легким, что критично для испытаний тонких конструкций, где собственная масса сенсора может исказить результаты измерения вибрации.
Принцип работы интерфейса IEPE
Стандарт IEPE (Integrated Electronics Piezo-Electric) является международным протоколом питания и передачи данных для широкого спектра аналоговых сенсоров: акселерометров, микрофонов и датчиков силы. Основное преимущество — использование двухпроводной линии связи, которая одновременно служит для подачи питания на встроенный усилитель и трансляции измерительного сигнала.
Функционирование IEPE базируется на методе модуляции напряжения при сохранении постоянной силы тока. Питание датчика осуществляется со стороны измерительного прибора или специализированного кондиционера сигнала, подающего в линию стабилизированный постоянный ток в диапазоне 2…10 мА.
Встроенный микроэлектронный каскад преобразует заряд, генерируемый пьезокристаллом, в низкоомный выходной сигнал напряжения. Изменения напряжения (переменная составляющая AC) накладываются на базовое постоянное напряжение смещения (DC bias), формируемое при протекании тока возбуждения. Таким образом, информативная составляющая передается в виде флуктуаций общего потенциала линии питания.
На конечном этапе при поступлении сигнала в регистрирующую аппаратуру производится разделение составляющих: разделительный конденсатор отсекает постоянное напряжение питания, выделяя чистый AC-сигнал, пропорциональный измеряемому ускорению или удару. Такая архитектура обеспечивает высокую помехозащищенность и позволяет использовать стандартные коаксиальные или двужильные кабели, сохраняя качество сигнала на значительные расстояния.
