А.В. Анцев1, Д.П. Барсуков2, Л.А. Каравдин3, А.А. Кочкаров4, Е.И. Минаков5, Е.С. Янов6

1,2,5,6 ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет» (г. Тула, Россия)

2,6 Тульская инженерная школа «Интеллектуальные оборонные системы» им. академика А.Г. Шипунова (г. Тула, Россия)

3 АО «НПО «СПЛАВ» им. А.Н. Ганичева» (г. Тула, Россия)

4 ФГБОУ ВО «Финансовый университет при правительстве РФ» (Москва, Россия)

6 dexaik@mail.ru

Постановка проблемы. В условиях санкционного давления и ухода иностранных производителей с российского рынка особую актуальность приобретает повышение эффективности отечественных машиностроительных предприятий, в том числе путем внедрения отечественных решений для мониторинга состояния технологического оборудования.

Цель. Представить методику выбора пьезоэлектрических акселерометров для использования в информационно-измерительных системах (ИИС), позволяющую повысить эффективности диагностики оборудования на машиностроительных предприятиях.

Результаты. Выполнен сравнительный анализ принципов работы, чувствительности, габаритных размеров, стоимости и областей применения пьезоэлектрических акселерометров и МЭМС-акселерометров. Предложена методика выбора оптимального пьезоэлектрического акселерометра на основе лепестковых диаграмм, которые визуализируют нормированные технические характеристики (диапазон измерений, чувствительность, полосу пропускания и др.). Рассчитана интегральная оценка как площадь лепестковой диаграммы, на основе которой проведено сравнение моделей от различных производителей (ООО «ГлобалТест», ООО «Альфатех», ГК ZETLAB и ООО «ЭЛ-СКАДА»).

Практическая значимость. Внедрение рассмотренных акселерометров в ИИС, интегрированные с алгоритмами искусственного интеллекта, позволяет выявлять дефекты на ранних стадиях, минимизировать простои оборудования и оптимизировать техническое обслуживание. Это способствует повышению безопасности, снижению затрат и увеличению производительности предприятий.

Анцев А.В., Барсуков Д.П., Каравдин Л.А., Кочкаров А.А., Минаков Е.И., Янов Е.С. Методика выбора пьезоэлектрических акселерометров для использования в информационно-измерительных системах // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 11. С. 62–71. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202511-06

1. Анцев А.В., Воротилин М.С., Каравдин Л.А., Янов Е.С. Анализ тенденций развития систем мониторинга технологического оборудования // Известия Тульского государственного университета. Сер. Технические науки. 2024. № 7. С. 584-586.
2. Yanov E.S., Antsev A.V., Vorotilin M.S., Minakov E.I. New system for indirect tool monitoring in industrial systems and processes // Russian Engineering Research. 2024. V. 44. № 6. P. 868-870.
3. Анцев А.В., Янов Е.С., Воротилин М.С. Информационно-измерительные системы мониторинга работы станочного парка предприятия // Известия Тульского государственного университета. Сер. Технические науки. 2023. № 9. С. 495-498.
4. Анцев А.В., Янов Е.С., Шадский Г.В. Интеллектуальная система эффективной эксплуатации режущих инструментов с учетом вариабельности процесса резания // Известия Тульского государственного университета. Сер. Технические науки. 2023. № 12. С. 13-18.
5. Янов Е.С., Антонычев С.В., Анцев А.В., Воротилин М.С., Минаков Е.И. Исследование способов контроля состояния фрезерных станков на основе анализа вибрационных характеристик // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2024. С. 157-166.
6. Янов Е.С., Анцев А.В., Воротилин М.С. Исследование влияния износа режущего инструмента на вибрацию тонкостенных заготовок при точении. Тула: Изд-во ТулГУ. 2024. 173 с.
7. Янов Е.С., Анцев А.В., Воротилин М.С., Минаков Е.И., Прокопчина С.В. Датчик вибрации как основа системы мониторинга оборудования // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2024. Т. 22. № 3. С. 23-30. DOI: 10.18127/j20700814-202403-03.
8. Майгурова Н.И., Назаренко И.Н., Федий Г.Л. Сравнительный анализ датчиков регистрации физических возмущений окружающей среды // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2017. № 1 (1). С. 118-130.
9. Nuñez C., Moreno R., Benitez V., Pacheco J. Vibration analysis of an industrial motor with autoencoder for predictive maintenance // Advances in Computational Intelligence. MICAI 2022. Lecture Notes in Computer Science. 2022. V. 13613. P. 252-265. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-19496-2_19.
10. Kushwaha N., Rinkesh B., Prince P., Hardik M. Condition based monitoring of rotating machines using piezoelectric material // International Journal of Research in Engineering and Technology. 2014. V. 3. № 9. P. 303-308. DOI: https://doi.org/10.15623/ijret.2014.0309047.
11. Jiao P., Egbe K.-J., Xie Y., Matin Nazar A., Alavi A. Piezoelectric sensing techniques in structural health monitoring: a state-of-the-art review // Sensors. 2020. V. 20. № 13. P. 3730. DOI: https://doi.org/ 10.3390/s20133730.
12. Karim Z., Nuawi M.Z., Ghani J.A., Azrulhisham E.A., Abdullah S.N.H.S. Development of machining condition monitoring system using piezoelectric sensor analyzed by I-Kaz multilevel method // World Applied Sciences Journal. 2013. V. 21. № 2. P. 264-268.
13. Piezoelectric pressure sensor: charge (PE) vs. voltage (IEPE) output [Электронный ресурс] // Kistler. Measurement systems and sensors. URL: https://www.kistler.com/INT/en/piezoelectric-pressure-sensor-charge-pe-vs.-voltage-iepe-output/C00000139 (дата обращения 15.01.2025).
14. Датчики [Электронный ресурс] // ГлобалТест: датчики вибрации, удара, силы, давления. URL: https://globaltest.ru/shop/datchiki/ (дата обращения 15.01.2025).
15. Пьезоэлектрические акселерометры [Электронный ресурс] // Альфатех - официальный представитель PCB Piezotronics, Polytec, MTS Sensors Temposonics в России. URL: https://alphatechgroup.ru/catalog/pezoyelektricheskie-datchiki-pcb-piezotronics/pezoyelektricheskie-akselerometry/ (дата обращения 15.01.2025).
16. Акселерометры и вибродатчики, эталонные вибродатчики [Электронный ресурс] / ЗЭТЛАБ Зеленоградская ЭлектроТехническая ЛАБоратория // URL: https://zetlab.com/product-category/datchiki/akselerometryi/ (дата обращения 15.01.2025).
17. Акселерометры [Электронный ресурс] // Эл Скада. Надежные средства испытаний и контроля. URL: https://el-scada.ru/vibratsiya/akselerometryi/ URL: https://zetlab.com/product-category/datchiki/akselerometryi/ (дата обращения 15.01.2025).