سنسور لرزش (Vibration Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور لرزش (Vibration Sensor) :
سنسور لرزش وسیله ای است که حرکت نوسانی (ارتعاش) یک سطح یا سازه را اندازه گیری می کند. ارتعاشات می توانند نشانه هایی از وضعیت سلامت ماشین آلات (عدم تعادل، ناهماهنگی، خرابی یاتاقان ها) باشند. سنسورهای لرزش معمولا شتاب، سرعت یا جابجایی ارتعاش را اندازه می گیرند. پرکاربردترین سنسور لرزش، شتاب سنج (به ویژه نوع پیزوالکتریک) است. سایر انواع شامل سنسورهای سرعت (ولوسیمتر) و سنسورهای جابجایی (پراکسیمیتی پروب های غیرتماسی) می شوند.
انواع سنسورهای لرزش بر اساس کمیت اندازه گیری شده:
شتاب سنج (Accelerometer): رایج ترین نوع. شتاب ارتعاش را اندازه می گیرد. با انتگرال گیری از شتاب می توان سرعت و جابجایی را به دست آورد. شتاب سنج های پیزوالکتریک (IEPE) برای طیف وسیع فرکانسی و دامنه ای ایده آل هستند. شتاب سنج های MEMS خازنی نیز برای پایش ارتعاشات با فرکانس پایین و دامنه کم استفاده می شوند.
سنسور سرعت (Velocimeter): گاهی اوقات سرعت ارتعاش مستقیما اندازه گیری می شود. سنسورهای سرعت سیم پیچ متحرک (moving coil) شبیه به میکروفون دینامیک، ولتاژی متناسب با سرعت تولید می کنند. این سنسورها برای فرکانس های متوسط مناسب ترند.
سنسور جابجایی (Proximity Probe): برای اندازه گیری جابجایی نسبی بین یک شفت و یاتاقان (مثلا در توربین ها و کمپرسورهای بزرگ) استفاده می شود. این سنسورها معمولا از نوع جریان گردابی (eddy current) هستند و فاصله تا شفت را اندازه گیری می کنند. خروجی آنها متناسب با جابجایی است.
پارامترهای مهم در تحلیل ارتعاشات: دامنه (شتاب، سرعت، یا جابجایی)، فرکانس، و فاز. تحلیل طیف فرکانسی (FFT) سیگنال ارتعاش، ابزار اصلی برای تشخیص عیوب است. استانداردهای بین المللی (مانند ISO 10816) سطوح مجاز ارتعاش را برای ماشین آلات مختلف تعریف می کنند.
\[ a(t) = A \sin(2\pi f t) \quad , \quad v(t) = \frac{A}{2\pi f} \cos(2\pi f t) \quad , \quad x(t) = \frac{A}{(2\pi f)^2} \sin(2\pi f t) \]کاربردها:
پایش وضعیت (Condition Monitoring): نصب دائمی سنسورها روی ماشین آلات حیاتی (توربین ها، پمپ ها، فن ها) برای تشخیص زودهنگام خرابی.
آنالیز مودال (Modal Analysis): برای تعیین رفتار دینامیکی سازه ها و شناسایی فرکانس های طبیعی و شکل های مود.
تست و کنترل کیفیت: بررسی لرزش محصولات (مانند خودرو، لوازم خانگی).
لرزه نگاری (Seismology): ثبت امواج زمین لرزه.
انتخاب نوع سنسور به فرکانس و دامنه ارتعاشات، دقت مورد نیاز و شرایط نصب بستگی دارد.
