Medidores de Desplazamiento y Velocidad de las Vibraciones

Instrumentos para medir la velocidad de las vibraciones

 

Estos dispositivos además de utilizar los parámetros k, c y m, como los medidores anteriormente estudiados, emplean un núcleo de imán permanente, o un electroimán que genera un campo magnético B y una bobina móvil formada por conductores de longitud l, que se mueve entre unos espacios dentro del imán permanente, cuando las líneas de flujo magnético cortan los conductores de la bobina se genera un voltaje inducido V, el cual es directamente proporcional a la velocidad relativa v con que se mueve la bobina. Como podemos observar en la ecuación para el voltaje en la bobina.

En la que cuando el voltaje esta dado en Volts, el campo magnético en tesla y la longitud l en metros, tendremos la velocidad en m/s². De esta forma este instrumento constituye un sensor de velocidad.

Una de las ventajas de este tipo de medidores es que generan una señal de voltaje relativamente grande que en ocasiones es posible trabajar sin amplificador eléctrico lo que permite una medición más directa, otro aspecto a favor de este sensor es que permite trabajar con grandes amplitudes de desplazamiento pudiendo funcionar establemente para oscilaciones mecánicas menores de 30g (300 m/s² como criterio comparativo) y un rango de 10 Hz a 1KHz.

Como desventaja de este tipo de sensor podemos mencionar:
- Dimensiones y peso relativamente grandes.
- Caída exponencial de la señal de salida al medir por debajo de los 10 Hz
- Precisión reducida al medir en cerca de 1 KHz
- Sensible influencia de la señal de salida al verse en presencia de campos magnéticos intenso.

Instrumentos para medir el desplazamiento de la vibración

Este dispositivo posee los mismos parámetros antes mencionados para los acelerómetros (k c y m) pero este sensor se basa en el método de reluctancia variable con núcleo móvil para tener un valor de desplazamiento. Este principio consiste en lo siguiente:

Si la longitud de la bobina es completamente ocupada por la barra de hierro NH, entonces la inductancia de la bobina estará dada principalmente por la región que ocupa la barra de hierro y el resto de la bobina que esté llena de aire tendrá una inductancia despreciable. La bobina generalmente tiene una conexión b, como se aprecia en la figura, siendo sus extremos los puntos a y c. Cuando el núcleo de hierro se mueve hacia arriba, la inductancia de la mitad ab de la bobina aumenta, y la inductancia de la mitad bc disminuye, las dos mitades se conectan a un circuito comparador (Un puente de Whetstone, etc.) que proporcionara una señal de salida que es proporcional al desplazamiento de la barra NH, por tanto al moverse esta hacia arriba o hacia abajo el sensor detectará el movimiento y mostrará el desplazamiento de la vibración.

Este sensor de desplazamiento está limitado a intervalos de bajas frecuencias, por ejemplo de 10 a 100 Hz aproximadamente, el valor de frecuencia natural oscila alrededor de los 5 Hz, y las amplitudes oscilan en intervalos de 2 mm.

Medición por el método sin contacto

 

Un método muy común que se utiliza para la medición de desplazamiento es el método “sin contacto” el cual utiliza el principio de las corrientes parásitas censar la amplitud de la vibración. Este método es generalmente utilizado para medir desplazamientos en radial en ejes de rotación ya que permite medir tanto contra un cuerpo estático, como contra un cuerpo dinámico.

En este método el sensor crea un campo magnético con la señal que le envía el oscilador, al acercarse este campo magnético al disco rotatorio induce en él corrientes parásitas que serán proporcionales a la distancia d, estas corrientes parásitas crearán a su vez un campo magnético que se opondrá al campo magnético principal, afectando la señal que llega al demodulador; el demodulador comparará esta señal con la señal original del oscilador y la diferencia de las dos señales una que es amplificada y linealizada, será proporcional al desplazamiento del disco rotatorio.

Un inconveniente de este método es que la superficie del disco rotatorio debe ser lo suficiente lisa para que no provoque interferencias que cause errores en la medición.