FI107355B - Vibration pickup - Google Patents

Vibration pickup Download PDF

Info

Publication number
FI107355B
FI107355B FI954264A FI954264A FI107355B FI 107355 B FI107355 B FI 107355B FI 954264 A FI954264 A FI 954264A FI 954264 A FI954264 A FI 954264A FI 107355 B FI107355 B FI 107355B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
och
sensor
mass
accelerometer
derivative
Prior art date
Application number
FI954264A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI954264A0 (en
FI954264A (en
Inventor
Sulo Olavi Lahdelma
Original Assignee
Insinoeoeritoimisto Mitsol Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Insinoeoeritoimisto Mitsol Oy filed Critical Insinoeoeritoimisto Mitsol Oy
Priority to FI954264A priority Critical patent/FI107355B/en
Publication of FI954264A0 publication Critical patent/FI954264A0/en
Publication of FI954264A publication Critical patent/FI954264A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI107355B publication Critical patent/FI107355B/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

107355107355

VÄRÄHTELYANTURI - VIBRATIONSGIVAREVibration Sensor - VIBRATIONSGIVARE

Tämän keksinnön kohteena on värähtelyantuii, joka pohjautuu kiihtyvyysanturiin ja siitä saadaan ulostulona siirtymän yleistetyn aikaderivaatan (murtodeiivaatan) signaalia, jonka 5 asteluku on pienempi kuin kaksi ja asteluku on erisuuri kuin nolla tai yksi. Keksinnössä hyödynnetään kiihtyvyysanturin epälineaarista aluetta (6) ja integrointi suoritetaan anturin sisällä olevan (Fig. 1) massan, vaimennuksen ja jousen avulla.The present invention relates to a vibration transducer based on an accelerometer transducer which outputs a generalized offset derivative (fractional derivative) signal having an order of magnitude less than two and an order of magnitude different from zero or one. The invention utilizes the non-linear region (6) of the acceleration sensor and integrates by means of mass, damping and spring within the sensor (Fig. 1).

Perinteisesti koneiden värähtelyjen mittaamisessa on käytetty siirtymä-, nopeus-ja kiihty-10 vyysantureita [1]. Siirtymäantureilla mitataan anturin ja mitattavan kohteen välistä suhteellista siirtymää. Mikäli halutaan mitata laakeripesän ns. absoluuttista siirtymää, tehdään se integroimalla nopeus- tai kiihtyvyysanturilta tulevaa signaalia, mikä on mitattu anturin lineaarisella alueella. Tällöin ongelmaksi muodostuu se, että tunnettuja ratkaisuja käytettäessä joudutaan integrointi suorittamaan erillisillä analogiapiireillä tai suorittamalla laskel-15 mia tulosten tarkkuuden samalla kärsiessä. Kyseisen ongelman uudelle ratkaisulle on tunnusomaista se, mitä ilmenee patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosasta.Conventionally, displacement, speed and acceleration sensors have been used to measure machine vibrations [1]. Transition sensors measure the relative displacement between the sensor and the object being measured. If you want to measure the bearing housing so-called. absolute displacement, this is done by integrating the signal from the velocity or acceleration sensor measured in the linear range of the sensor. The problem then arises when using known solutions the integration has to be performed by separate analog circuits or by performing calculations while the accuracy of the results suffers. A novel solution to this problem is characterized by what appears in the characterizing part of the claim.

Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisesti viittaamalla kuvioihin, joissa ··* 20 Kuvio 1 esittää tavanomaista pietsosähköistä kiihtyvyysanturia, jossa 1 on massa, 2 on pietsosähköinen elementti, 3 on jousi ja 4 on runko-osa.In the following, the invention will be described in detail with reference to the figures, in which: ··· Figure 1 shows a conventional piezoelectric accelerometer with 1 being a mass, 2 being a piezoelectric element, 3 being a spring and 4 being a body.

Kuvio 2 esittää kiihtyvyysanturin vastetta, joka on saatu täristyskokeissa. 5 esittää anturin lineaarista aluetta ja 6 esittää anturin epälineaarista aluetta, joka on anturin 25 resonanssitaajuuden yläpuolella.Figure 2 shows the response of the accelerometer obtained during the vibration tests. 5 shows the linear region of the sensor and 6 shows the non-linear region of the sensor which is above the resonance frequency of the sensor 25.

2 10735!«2 10735! «

Kuvio 3 esittää kiihtyvyysanturin ulostuloa verrattuna anturiin kohdistuvaan ldihtyvy luteen, jonka amplitudi on vakio, kulmanopeuden ω ja vaimentamattoman vänil -telyn ominaiskulmanopeuden ωη = (klm)'12, jossa k on jousivakio ja m on massa, osamäärän sekä suhteellisen vaimennuskertoimen ζ funktiona [2], KJ y -ä 5 7 liittyy suhteellisen vaimennuskertoimen arvoon 0.7.Figure 3 shows the output of the acceleration sensor compared to the constant acceleration of the sensor, the ratio of the angular velocity ω and the specific angular velocity ωη = (klm) '12, where k is the spring constant and m is the mass, and the relative damping factor [ , KJ y-y 5 7 is related to the value of relative damping coefficient 0.7.

Kuviossa 2 on esitetty kiihtyvyysanturin normaalisti käytetty lineaarinen toiminta-alue (5) ja resonanssitaajuuden yläpuolella oleva epälineaarinen alue (6). Tavallisesti kiihtyvyys*u .* tureissa käytetään suhteellisen vaimennuskertoimen arvoa, joka on välillä 0.65...0.7 [2], 10 jolloin saadaan mahdollisimman laaja lineaarinen alue, kuten käyrästä (7) käy ilmi. Paten -tihakemuksessa [3], joka liittyy derivointiin, on hyödynnetty anturin resonanssitaajuuden alapuolella olevaa epälineaarista aluetta. Tarkasteltavana oleva keksintö liittyy puolesi ia i signaalin integrointiin ja siinä hyödynnetään kiihtyvyysanturin resonanssitaajuuden yläpm >- « lella olevaa epälineaarista aluetta (6). jFigure 2 shows the normally used linear operating region (5) of the accelerometer and the non-linear region (6) above the resonant frequency. Typically, accelerators * u. * Use a value of relative damping coefficient between 0.65 and 0.7 [2], 10 to obtain the widest possible linear range, as shown in the graph (7). The Paten application [3], which relates to derivation, utilizes a nonlinear region below the sensor resonance frequency. The present invention relates to the integration of half of the signal and utilizes a non-linear region (6) at the upper end of the acceleration sensor resonance frequency. j

15 I15 I

I iI i

Kiihtyvyysanturin ulostulo verrattuna anturiin kohdistuvaan kiihtyvyyteen, jonka ampliiju li j i on vakio, voidaan laskea (Fig. 3) kaavasta 1 4 j , ...... 1 ...... · oi) i-W2The output of the acceleration transducer relative to the acceleration of the transducer having a constant amplitude li i i can be calculated (Fig. 3) from the formula 1 4 j, ...... 1 ...... · oi) i-W2

J LJ L

2020

Kunnossapidon värähtelymittauksissa sallitaan ± 10 % virhe [4,5], Seuraavassa esitetään eräitä suhteellisen vaimennuskertoimen arvoja, joiden avulla voidaan konstruoida tavan -omaisesta kiihtyvyysanturista anturit, jotka mittaavat suoraan x, x ja x(02) siten, että vir · heen itseisarvo on alle 1 %. Laskelmat pohjautuvat kaavaan (1) ja ωη arvot ovat olleet 25 vastaavassa järjestyksessä 0.1 Hz, 1000 Hz ja 1000 Hz.The vibration measurements for maintenance allow ± 10% error [4,5]. Here are some values of relative damping coefficient that can be used to construct sensors that measure directly x, x and x (02) from an ordinary accelerometer so that the absolute value of the error is below 1%. The calculations are based on formula (1) and the values of ωη have been in the order of 0.1 Hz, 1000 Hz and 1000 Hz respectively.

.3 107355 1 Mittausalue Erotus Kalibrointi- ζ taajuus x 1 - > 1000 Hz >1000 Hz 0.1 Hz 0.1 5 x(02) 1210- 1560 Hz 350 Hz 1000 Hz 0.555 x 920-1090 Hz 170 Hz 1000 Hz 0.4975.3 107355 1 Measurement Range Difference Calibration- ζ Frequency x 1 -> 1000 Hz> 1000 Hz 0.1 Hz 0.1 5 x (02) 1210 - 1560 Hz 350 Hz 1000 Hz 0.555 x 920-1090 Hz 170 Hz 1000 Hz 0.4975

Patenttihakemuksessa [6] ja lähteessä [7] on käsitelty yleistetyn derivaatan käsitettä. Esimerkiksi yleistetyn derivaatan jc(02) spektrin komponentti x,(02) saadaan ldihtyvyysspektrin 10 komponentista ai yhtälön ° = (2 (2) avulla, jossa /. on komponenttiin at liittyvä taajuus.Patent application [6] and source [7] deal with the concept of a generalized derivative. For example, the component x1, (02) of the spectrum of the generalized derivative jc (O2) is obtained from the component ai of the compatibility spectrum 10 using the equation ° = (2 (2), where / is the frequency associated with the component at.

1515

Seuraavassa käydään yksityiskohtaisesti läpi x ulostulona antavan anturin konstruoimiseen liittyviä laskelmia kolmen desimaalin tarkkuudella, kun kalibrointitaajuus on 0.1 Hz, ω„ on 0.1 Hz ja suhteellinen vaimennuskerroin ζ on 0.1 .The following describes in detail the calculations related to the construction of the x-output transducer, to three decimal places, with a calibration frequency of 0.1 Hz, ω „of 0.1 Hz and a relative attenuation factor ζ of 0.1.

• »m 20 Taajuus Anturi Tarkka x(pm) x(jim) 1 Hz 10098.950 10000.000 5.1 Hz 384.612 384.468 10.1 Hz 98.039 98.030 25 50.1 Hz 3.984 3.984 100.1 Hz 0.998 0.998 500.1 Hz 0.040 0.040 1000.1 Hz 0.010 0.010 • <- 1073^5 4• »m 20 Frequency Sensor Precise x (pm) x (Jim) 1 Hz 10098.950 10000.000 5.1 Hz 384.612 384.468 10.1 Hz 98.039 98.030 25 50.1 Hz 3.984 3.984 100.1 Hz 0.998 0.998 500.1 Hz 0.040 0.040 1000.1 Hz 0.010 0.010 • <- 1073 ^ 5 4

Edellä on käsitelty anturikonstruktioita, jossa lähtökohtana on ollut kiihtyvyysanturin ep i-lineaarinen toimintaalue. Tässä esitettyä signaalin integrointitekniikkaa voidaan soveltaa millinkin tyyppisten antureiden signaaleihin. Näistä mainittakoon nopeus- ja paineanturit j i t i i i j i » · i * * i l j ! i ] \ i • i ‘ * ! I.The sensor constructions based on the ep i-linear operating range of the accelerometer have been discussed above. The signal integration technique disclosed herein can be applied to signals of any type of sensor. These include speed and pressure sensors »i * i l j! i] \ i • i '*! I.

107355 5107355 5

VIITEJULKAISUJA - ANFÖRDA PUBLIKATIONERREFERENCES - ANFÖRDA PUBLIKATIONER

1. LAHDELMA, S., Värähtelyvalvonnan menetelmät ja mittalaitteet. Helsinki 1988. Insi-nöörijäijestöjen Koulutuskeskus, Julkaisu 83-88, Systemaattinen käytön- ja kunnonvalvonta. 7 s.1. LAHDELMA, S., Methods and Instruments for Vibration Control. Helsinki 1988. Training Center for Insi-stringers, Publication 83-88, Systematic Use and Condition Control. 7 sec.

2. THOMSON, W.T., Theory of Vibration with Applications. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey 1972.467 s.2. THOMSON, W.T., Theory of Vibration with Applications. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey 1972.467 s.

3. Patenttihakemus nro: 954151 4. VDI2056 BeurteilungnsmaBstäbe fUr mechanische Schwingungen von Maschinen. VDI-RICHTLINIEN, Oktober 1964. 12 s.3. Patent Application No. 954151 4. VDI2056 BeurteilungnsmaBstäbe fUr mechanische Schwingungen von Maschinen. VDI-RICHTLINIEN, October 1964. 12 s.

5. ISO 2372 Mechanical vibration of machines with operating speeds from 10 to 200 rev/s-Basis for specifying evaluation standards. International Standard, Frist edition-1974-1 ΙΟΙ. 9s.5. ISO 2372 Mechanical vibration of machines with operating speeds from 10 to 200 rev / s-Basis for specifying evaluation standards. International Standard, Frist edition-1974-1 ΙΟΙ. 9s.

6. Patenttihakemus nro: 934137 luokka G 01H.6. Patent Application No. 934137, Class G 01H.

;·* 7. SKRIVASTAVA, H.M. & OWA, S., Univalent functions, fractional calculus, and their applications. Ellis Horwood Limited, Chichester 1989. 404 s.; · * 7. SKRIVASTAVA, H.M. & OWA, S., Univalent functions, fractional calculus, and their applications. Ellis Horwood Limited, Chichester 1989. 404 s.

Claims (1)

1073ί|:5 PATENTTIVAATIMUS Värähtelyanturi, tunnettu siitä, että se pohjautuu kiihtyvyysanturiin ja siitä saadaan ulostulona siirtymän yleistetyn aikaderivaatan (murtoderivaatan) signaalia, jonka asteluk i on pienempi kuin kaksi ja asteluku on erisuuri kuin nolla tai yksi. Keksinnössä hyödyrme tään kiihtyvyysanturin epälineaarista aluetta (6) ja integrointi suoritetaan anturin sisällä olevan massan, vaimennuksen ja jousen avulla. i | i i \ ·’ ! i j ! » i t t • i < 107355 Vibrationsgivare, kännetecknat därav,attdengmndarsigpäenaccelerationsgivare och frän den fas ut signalen av förskjutningens allmänna tidsderivata (bruten derivata), vil-kens grad är mindre än tvä och graden är skilt frän noli eller en. In uppfinningen utnyttjas accelerationsgivarens olinjära omräde (6) och integreringen utföras med hjäp av massa, dämpning och fjäder, vilka är inom givaren. «1073ί |: 5 Patent claim Vibration sensor, characterized in that it is based on an acceleration sensor and outputs a signal of a generalized time derivative (fractional derivative) of transition less than two and an order of magnitude different from zero or one. The invention utilizes the non-linear region (6) of the accelerometer and integrates by means of mass, damping and spring within the sensor. i | i i \ · '! i j! »I t t • i <107355 Vibrationsgivare, kännetecknat därav, attdengmndarsigpäenaccelerationsgivare och frän den fas ut signalen av förskjutningens allmänna tidsderivata (bruten derivata), vil-kens grad är mindre än tvä och graden är skilt. In uppfinningen accelerationsgivarens olinjära omräde (6) och integreringen utföras med hjäp av mass, dämpning och fjäder, lively business inom givaren. «
FI954264A 1995-09-12 1995-09-12 Vibration pickup FI107355B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI954264A FI107355B (en) 1995-09-12 1995-09-12 Vibration pickup

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI954264A FI107355B (en) 1995-09-12 1995-09-12 Vibration pickup
FI954264 1995-09-12

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI954264A0 FI954264A0 (en) 1995-09-12
FI954264A FI954264A (en) 1997-03-13
FI107355B true FI107355B (en) 2001-07-13

Family

ID=8543996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI954264A FI107355B (en) 1995-09-12 1995-09-12 Vibration pickup

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI107355B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012109393A1 (en) * 2012-10-02 2014-04-03 Prüftechnik Dieter Busch AG Apparatus and method for evaluating vibrations

Also Published As

Publication number Publication date
FI954264A0 (en) 1995-09-12
FI954264A (en) 1997-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4691255B2 (en) Sensor having a resonant structure, in particular an acceleration sensor or a rotational speed sensor, and an apparatus and method for self-testing
US6553833B1 (en) Device for bias potential generation for an oscillating rotation speed sensor
FI120921B (en) Method for measuring angular velocity and oscillating micromechanical angular velocity sensor
JPS6088311A (en) Accelerometer system
US7079889B2 (en) Living body impedance measurement apparatus
JPH10512049A (en) Rotational angular velocity detector
WO2010024729A2 (en) Micromechanical gyroscope and method for tuning thereof based on using of amplitude modulated quadrature
JP2021144025A (en) MEMS gyroscope sensitivity compensation
KR20150033613A (en) Transducer acceleration compensation using a delay to match phase characteristics
FI107355B (en) Vibration pickup
JPH0914974A (en) Angular-velocity measuring instrument
JP3208933B2 (en) Position measuring device
FI107356B (en) Pickup for measurement of vibrations
KR100415076B1 (en) Method of detecting angular velocity and vibrating gyroscope
RU2296301C1 (en) Method and device for measuring movement of movable mass of micro-mechanical gyroscope along axis of secondary oscillations
TW201933781A (en) Apparatuses and methods for processing a sensor signal
JPH0914973A (en) Device and method for angular velocity measurement
Weidlich et al. Modular Probecard-Measurement Equipment for Automated Wafer-Level Characterization of High Precision MEMS Gyroscopes
Schäck Long term proven and optimized high-precision 225 hz carrier frequency technology in a modern and universal data acquisition system
KR20040041159A (en) Potential fixing device and potential fixing method
JP3519862B2 (en) Vibration pickup calibration method and device
JPS6029885B2 (en) weight measuring device
JPH10115634A (en) Angular velocity sensor
RU2204117C2 (en) Facility measuring static moment of blades
RU2717552C1 (en) Method of digital filtration of noise component in inertial sensors

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed