Приложение С (рекомендуемое). Механические фильтры

Приложение С
(рекомендуемое)

Механические фильтры

С.1 Общие положения

Риск появления сдвига нулевого уровня в пьезоэлектрическом акселерометре (см. 6.2.4) можно уменьшить, если с большой тщательностью отнестись к выбору акселерометра (см. 6.1.2). Однако при проведении измерений на машинах ударного или вращательно-ударного действия, а также при наличии каких-либо сомнений в качестве снимаемого вибросигнала, рекомендуется применять механический фильтр, устанавливаемый между датчиком и источником вибрации. Такой фильтр позволяет ослабить составляющие переходного процесса на очень высоких частотах и тем самым предотвратить механические перегрузки пьезоэлемента. Механический фильтр работает как фильтр нижних частот, ослабляющий те частотные составляющие, которые служат источником появления сдвига нулевого уровня, в то время как вибрация в диапазоне частот измерений остается неизменной.

Примечание - Сдвиг нулевого уровня появляется вследствие особенностей работы пьезоэлектрических акселерометров. У акселерометров других типов, например пьезорезистивных, такого эффекта нет. Поэтому использование механических фильтров для предотвращения сдвига нулевого уровня оправдано, как правило, только при применении пьезоэлектрических акселерометров.

Другое назначение механического фильтра - уменьшить влияние нежелательных высокочастотных составляющих вибрации на акселерометр, чтобы не допустить его перегрузки. Это позволит использовать акселерометры с более высоким значением коэффициента преобразования.

С.2 Выбор механического фильтра

Механический фильтр должен соответствовать применяемому акселерометру. Частота среза механического фильтра зависит от массы акселерометра. Механические фильтры поставляют некоторые изготовители датчиков вибрации, но их можно изготовить и самостоятельно из подходящих упругих материалов. Для легких датчиков (порядка 2 г) обычно достаточно подложить под чувствительную поверхность датчика тонкий слой упругого материала.

Применение механического фильтра не должно приводить к изменению частотной характеристики измерительной системы в диапазоне частот измерений, т.е. он не должен вызывать усиление или ослабление составляющих ниже 1400 Гц, а дополнительная масса механического фильтра не должна вызывать изменение характеристик вибрации вибрирующей поверхности. Для оценки частотной характеристики механического фильтра рекомендуется сравнить результаты измерений вибрации ручной машины, для которой известно точно, что сдвиг нулевого уровня у нее отсутствует, проведенных до и после установки механического фильтра.

Размеры системы "механический фильтр - датчик вибрации" должны быть как можно меньше, чтобы датчик находился максимально близко к вибрирующей поверхности.

Не рекомендуется устанавливать на механический фильтр трехкомпонентный датчик вибрации.

С.3 Использование осей, перпендикулярных к направлению действия ударов

Обычно механический фильтр необходим, чтобы избежать сдвига нулевого уровня при проведении измерений виброускорения вдоль доминирующего направления действия вибрации, т.е. вдоль оси нанесения ручной машиной ударного действия.

Если же возможно появление сдвига нулевого уровня и для других направлений измерений, механические фильтры следует использовать с осторожностью, поскольку применение механического фильтра в данном случае может привести к эффекту, эквивалентному повышению коэффициента преобразования вибрации в поперечном направлении, вследствие повышения угловых колебаний акселерометра. Для минимизации эффекта угловых колебаний акселерометр должен быть установлен таким образом, чтобы его ось минимальной чувствительности к поперечной вибрации совпадала с направлением нанесения ударов.