MEMS vs. Geofoon

Jarenlang waren trillingssensoren in de bouwsector voornamelijk gebaseerd op geofoontechnologie. De laatste jaren heeft de introductie van op MEMS gebaseerde sensoren een revolutie in de sector teweeggebracht. Geleidelijk aan vindt een verschuiving plaats naar het gebruik van deze compacte en gebruiksvriendelijke apparaten op basis van MEMS-technologie. In sommige gevallen blijft echter de voorkeur uitgaan naar geofoons en wordt het gebruik van MEMS-gebaseerde sensoren in de bouw afgekeurd of afgewezen. In dit artikel ontkrachten we die 'algemene overtuigingen' en presenteren we bewijsmateriaal uit een Nederlands wetenschappelijk onderzoek waarin MEMS-versnellingsmeters en geofoons worden vergeleken.

Trillingsmonitoring is een snel ontwikkelende sector, en de ontwikkeling ervan in Nederland is bijzonder opmerkelijk. Aan de hand van het onderzoek van een Nederlandse monitoringspecialist, Martijn van Delft, zullen we onderzoeken hoe trillingsmonitoring systemen zich in de loop der tijd hebben ontwikkeld om specifiek aan de behoeften van bedrijven te voldoen.

MEMS is een afkorting voor "micro-elektromechanische systemen". Met MEMS-technologie kunnen apparaten op microscopische schaal, zoals sensoren, worden vervaardigd. Diverse sectoren passen deze technologie toe, van de luchtvaart en de auto-industrie tot de farmaceutische industrie. MEMS-technologie betekende een revolutie op de sensormarkt. De op siliciumchips vervaardigde miniatuurapparaten zijn uiterst betrouwbaar en reageren snel.

Mythes over MEMS-technologie

Toch wordt in de sector van de trillingsmonitoring soms gedacht dat MEMS-sensoren inferieur zijn aan geofoons. Sommigen beweren dat de metingen van MEMS bij lage trillingsniveaus niet zo nauwkeurig zijn als die van geofoons en dat zeer hoge trillingsniveaus door MEMS bij hoge frequenties worden geregistreerd in vergelijking met een geofoon.

Dit is absoluut niet waar. Dergelijke verschillen bestonden misschien in het verleden, maar sensoren op basis van MEMS zijn sindsdien sterk geëvolueerd en hun huidige prestaties zijn gelijkwaardig aan die van geofoons. Op MEMS gebaseerde sensoren overtreffen geofoons in vele opzichten. Vanwege het lichte, compacte formaat en het feit dat MEMS-technologie niet hoeft te worden genivelleerd, biedt het een fantastische basis voor de ontwikkeling van ongelooflijk eenvoudig te gebruiken systemen voor trillingsmonitoring. De installatie van geofoons daarentegen omvat vaak ingewikkelde procedures en vermoeiende trainingssessies, waardoor het voor een niet-specialist bijna onmogelijk is om het uit te voeren.

Sommige trillingsmeters zijn specifiek ontworpen voor het meten van trillingen in de bouw. Andere hebben een verschillende focus (bv. bewaking van de gezondheid van machines) en zijn minder of zelfs ongeschikt voor de bouwomgeving. Het is daarom cruciaal dat de sensor die u kiest geschikt is voor de activiteit en de specifieke situatie van uw project. Er is geen standaardoplossing. Apparatuur voor trillingsmonitoring in de bouw is ontworpen om bepaalde voorschriften te volgen. Trillingslimieten worden bijna nooit bij wet vastgesteld; ze worden meestal bepaald door voorschriften, richtlijnen, industrienormen en specificaties. Vaak verschillen ze per land of zelfs per staat. In Nederland is er geen wetgeving voor het voorkomen van hinder of schade door trillingen. Voor bouwwerkzaamheden die hinder of schade aan kunnen richten, wordt de SBR-richtlijn als hulpmiddel gebruikt.

Voor dit artikel wordt de Nederlandse norm SBR-A bekeken. SBR-A omvat de volgende eisen:

Sensoren voor trillingsmonitoring moeten de mogelijkheid hebben om snelheden tussen 0,2 mm/s en 50 mm/s te registreren over het gehele frequentiebereik van 1 tot 100 Hz. Voor versnellingsmeters moeten die waarden liggen tussen 1 mm/s2 en 30 m/s2.

Deze norm staat een nauwkeurigheid van 10% toe (wat overeenkomt met 1dB) over het gehele frequentiebereik. Een sensor is goedgekeurd wanneer hij aan deze parameters voldoet.

In 2018 maakte het onderzoek van Martijn van Delft (Allnamics) en Carel Ostendorf (Cauberg-Huygen) een einde aan de scepsis rond het gebruik van MEMS voor trillingsmetingen in de bouw. De trillingsmeters Axilog II, Vibra, Infra C22 (geofoontechnologie) en SWARM (MEMS-technologie) werden vergeleken op metingen van twee soorten trillingen: