Trillingssensoren vormen de kern van elk trillingsmeet- of bewakingssysteem. Ze zetten mechanische trillingen om in meetbare signalen die geanalyseerd kunnen worden om de structurele integriteit, de staat van de machine of de impact op het milieu te beoordelen. In Europa is de juiste keuze en het juiste gebruik van trillingssensoren essentieel voor betrouwbare metingen, geloofwaardige interpretatie en naleving van erkende normen.
Deze pagina biedt een gestructureerd en technologieneutraal overzicht van typen trillingssensoren, hun verschillen en de belangrijkste criteria voor het selecteren van de juiste sensor voor bouw- en industriële toepassingen.
Wat is een trillingssensor?
Een trillingssensor is een apparaat dat is ontworpen om mechanische trillingen van een structuur, een machine of de grond te detecteren en te meten. Deze trillingen worden omgezet in elektrische signalen die de trillingsamplitude, frequentie of versnelling weergeven.
Trillingssensoren worden gebruikt om:
- de trillingsniveaus te kwantificeren,
- veranderingen in de loop van de tijd te volgen,
- abnormaal of mogelijk schadelijk trillingsgedrag detecteren.
De sensor is de eerste schakel in de meetketen en de eigenschappen ervan hebben een directe invloed op de kwaliteit en betrouwbaarheid van de gegevens.
Waarom sensorselectie belangrijk is
Het kiezen van een ongeschikte trillingssensor kan leiden tot:
- onnauwkeurige of onvolledige metingen,
- verkeerde interpretatie van de trillingsintensiteit,
- niet-naleving van de toepasselijke normen,
- vroegtijdige waarschuwingssignalen gemist.
In de Europese context, waar trillingsbeoordelingen vaak worden gebruikt voor naleving van de regelgeving, contractuele validatie of geschillenbeslechting, is de keuze van de sensor eerder een kritieke technische beslissing dan een puur praktische.
Belangrijkste typen trillingssensoren
Bij het meten en bewaken van trillingen worden vaak verschillende sensortechnologieën gebruikt.
Versnellingsmeters
Versnellingsmeters meten trillingen door veranderingen in versnelling te detecteren.
Ze worden gekenmerkt door:
- meting van de versnelling (m/s² of g),
- breed frequentiebereik,
- hoge gevoeligheid voor schokken en stoten.
Versnellingsmeters worden veel gebruikt in industriële toepassingen en voor het detecteren van hoogfrequente trillingsverschijnselen.
Geofoons
Geofoons meten de trillingssnelheid en worden veel gebruikt in de civiele techniek en de bouw.
Ze worden gekenmerkt door:
- directe meting van de trillingssnelheid (mm/s),
- optimalisatie voor lage tot middelhoge frequenties,
- sterke afstemming op de trillingsnormen voor gebouwen.
Geofoons worden vaak gebruikt voor het beoordelen van trillingen in de grond en gebouwen op bouwplaatsen.
MEMS-trillingssensoren
MEMS-sensoren (Micro-Electro-Mechanische Systemen) integreren trillingsdetectie in compacte elektronische componenten.
Ze worden gekenmerkt door:
- klein formaat en laag stroomverbruik,
- meerassige meetmogelijkheden,
- geschiktheid voor langdurige of autonome monitoring.
MEMS-sensoren worden steeds vaker gebruikt in systemen voor continue bewaking in ruwe of afgelegen omgevingen.
Piëzo-elektrische vs MEMS-sensoren
Verschillende technologieën bieden verschillende voordelen, afhankelijk van de toepassing.
| Criterium | Piëzo-elektrische sensoren | MEMS-sensoren |
| Frequentiebereik | Zeer breed | Breed / Zeer goed in lage frequentie |
| Gevoeligheid | Zeer hoog | Hoog |
| Stroomverbruik | Externe voeding | Laag vermogen |
| Typisch gebruik | Precisiediagnostiek | Bewaking op lange termijn |
|
Maat
|
compact
|
zeer compact
|
| Robuustheid in het veld | Goed | Zeer goed |
Geen enkele technologie is universeel superieur. De geschiktheid hangt af van de meetdoelstellingen en beperkingen.
Welke trillingswaarden kunnen sensoren meten?
Afhankelijk van het sensortype en de configuratie kunnen trillingssensoren meten:
- versnelling, handig voor analyse van hoge frequenties en impact,
- snelheid, vaak gebruikt voor criteria voor de bescherming van gebouwen,
- verplaatsing, relevant voor structurele bewegingen met een lage frequentie.
In veel systemen worden snelheids- of verplaatsingswaarden wiskundig afgeleid uit versnellingssignalen.
Frequentiebereik en bandbreedte
Het frequentiebereik van een sensor bepaalt welke trillingsverschijnselen kunnen worden gedetecteerd.
Lage frequenties worden geassocieerd met:
- bodembeweging,
- grote structurele reacties.
Hoge frequenties worden geassocieerd met:
- mechanische storingen,
- gevolgen,
- gelokaliseerde dynamische effecten.
Het kiezen van een sensor met een onjuist frequentiebereik kan leiden tot onvolledige of misleidende metingen.
Gevoeligheid, ruisdichtheid en dynamisch bereik
Drie prestatieparameters moeten samen worden bekeken:
- Gevoeligheid, geeft aan hoe sterk de sensor reageert op trillingen,
- De dichtheid van de restruis beschrijft het intrinsieke ruisniveau van de sensor, onafhankelijk van het gemeten signaal.
Het geeft aan hoe klein een trilling moet zijn voordat deze kan worden onderscheiden van de ruis. - Dynamisch bereik, vertegenwoordigt het bereik tussen minimale en maximale meetbare waarden.
Een hoge gevoeligheid is niet altijd wenselijk als er zeer hoge trillingsniveaus worden verwacht.
Enkelassige vs. drieassige sensoren
Sensoren kunnen trillingen langs één of meerdere assen meten.
- Enkelassige sensoren meten slechts trillingen in één richting.
- Triaxiale sensoren meten trillingen langs drie loodrechte assen.
Triaxiale sensoren geven een completere weergave van het trillingsgedrag, vooral wanneer de trillingsrichting onbekend of variabel is.
Bedrade versus autonome trillingssensoren
Trillingssensoren kunnen worden ingezet als bedrade of autonome apparaten.
Bedrade sensoren bieden meestal:
- continue voeding,
- hoge gegevensbandbreedte,
- stabiele werking op lange termijn.
Autonome sensoren bieden:
- snellere installatie,
- minder beperkingen voor bekabeling,
- meer flexibiliteit op bouwplaatsen.
De keuze hangt af van de installatieomstandigheden, de duur van de monitoring en de toegankelijkheid van de locatie.
Milieu- en installatiebeperkingen
In Europese bouw- en industriële omgevingen moeten sensoren bestand zijn tegen:
- stof en vocht,
- temperatuurschommelingen,
- mechanische schokken en handling.
Ingressiebescherming, montagemethode en mechanische robuustheid zijn daarom essentiële selectiecriteria.
De juiste trillingssensor kiezen
Het selecteren van een trillingssensor vereist het beantwoorden van een aantal technische vragen:
- welke trillingsgrootheid moet worden gemeten,
- welk frequentiebereik relevant is,
- welke nauwkeurigheid vereist is,
- of de monitoring op korte of lange termijn is,
- welke milieueisen van toepassing zijn.
De meest geschikte sensor is de sensor die op betrouwbare en verdedigbare wijze voldoet aan de meetdoelstellingen.
Typische toepassingen van trillingssensoren
Trillingssensoren worden gebruikt in:
- beoordeling van trillingen op de bouwplaats,
- bouw- en constructiemonitoring,
- diagnostiek van industriële machines,
- toestandsafhankelijke onderhoudsprogramma’s,
- trillingsonderzoek in de omgeving.
In elk geval moet de sensorkeuze worden afgestemd op de specifieke toepassingscontext.
Van sensoren tot meetsystemen
Een trillingssensor is slechts één onderdeel van een breder meet- of monitoringsysteem. Het verzamelen, verwerken, interpreteren en rapporteren van gegevens is net zo belangrijk om ervoor te zorgen dat trillingsgegevens geïnformeerde beslissingen kunnen ondersteunen.
