二、振动测量传感器讲解.ppt

压电式力传感器 力的传递 发力体 作用体 输入与输出关系 压电元件的动态力与作用给受力体的力之间的关系 由上图可知 注意：压电式力传感器与压电式加速度传感器测量电路完全相同 压电式力传感器 力传感器的使用 振动测量传感器的选择 正确的选用应该基于对测量信号以下三方面 的分析和估算。  1 ??被测振动量的大小???2 ??被测振动信号的频率范围???3 ??振动测试现场环境 振动测量传感器的选择 传感器的灵敏度 灵敏度是传感器的最基本指标之一,其大小直接影响到传感器对振动信号的测量。不难理解，传感器的灵敏度应根据被测振动量（加速度值）大小而定，但由于压电加速度传感器是测量振动的加速度值，而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比，所以不同频段的加速度信号大小相差甚大。大型结构的低频振动其振动量的加速度值可能会相当小，例如当振动位移为 1mm, 频率为1 Hz 的信号其加速度值仅为0.04m/s2?? 0.004g ；然而对高频振动当位移为0.1mm，频率为10 kHz的信号其加速度值可达4 x 105m/s2 40000g 。因此尽管压电式加速度传感器具有较大的测量量程范围，但对用于测量高低两端频率的振动信号，选择加速度传感器灵敏度时应对信号有充分的估计。最常用的振动测量压电式加速度计灵敏度，电压输出型（IEPE 型）为50-100 mV/g，电荷输出型为10 -50 pC/g。 振动测量传感器的选择 传感器的动态范围 传感器的测量量程范围是指传感器在一定的非线性误差范围内所能测量的最大测量值。通用型压电加速度传感器的非线性误差大多为1%。作为一般原则，灵敏度越高其测量范围越小，反之灵敏度越小则测量范围越大。 电压输出型压电加速度传感器的测量范围是由在线性误差范围内所允许的最大输出信号电压所决定，最大输出电压量值一般都为±5V。通过换算就可得到传感器的最大量程，即等于最大输出电压与灵敏度的比值 电荷输出型压电加速度传感器测量范围则受传感器机械刚度的制约，在同样的条件下传感敏感芯体受机械弹性区间非线性制约的最大信号输出要比电压型传感器的量程大得多，其值大多需通过实验来确定。一般情况下当传感器灵敏度高，其敏感芯体的质量块也就较大，传感器的量程就相对较小。 振动测量传感器的选择 传感器的测量频率范围 传感器的频率测量范围是指传感器在规定的频率响应幅值误差内（±5%, ±10%, ±3dB）传感器所能测量的频率范围。频率范围的高，低限分别称为高，低频截至频率。截至频率与误差直接相关，所允许的误差范围大则其频率范围也就宽。作为一般原则，传感器的高频响应取决于传感器的机械特性，而低频响应则由传感器和后继电路的综合电参数所决定。高频截止频率高的传感器必然是体积小，重量轻，反之用于低频测量的高灵敏度传感器相对来说则一定体积大和重量重。 传感器的高频测量指标通常由高频截止频率来确定，而一定截止频率与对应的幅值误差相联系，所以传感器选用时不能只看截至频率，必须了解对应的幅值误差值。传感器的频率幅值误差小不仅使测量精度提高，更重要的是体现了传感器制造过程中控制安装精度偏差的能力。另外由于测量对象的振动信号频带较宽，或传感器的固有谐振频率不够高，因而被激发的谐振信号波可能会叠加在测量频带内的信号上，造成较大的测量误差。所以在选择传感器的高频测量范围时除高频截至频率外，还应考虑谐振频率对测量信号的影响，当然这种测量频段外的信号也可通过在测量系统中滤波器给予消除。 振动测量传感器的选择 传感器高频测量范围 电动式速度传感器—惯性式速度传感器 阻尼的实现 1、扩展速度拾振器的工作频率下限，一般采用ξ 0.5-0.7的 阻尼 比，在幅值误差不超过5%的情况下，工作下限可扩展到 2、有助于迅速衰减意外瞬态扰动所引起的瞬态振动。 3、使传感器的相频特性在工作频率范围内基本保持比例相移 1、油阻尼 2、电涡流阻尼 3、电磁阻尼 阻尼的作用 电动式速度传感器 惯性式速度传感器的特点 1、测量的是绝对速度振动量； 2、频率下限受固有频率限制，不能到零。频率 上限受安装共振频率及线圈阻抗特性限制； 3、全部质量都附加给被测物体； 4、灵敏度高、信噪比强； 5、输出阻抗小，且输出直接是电压量，可直接 测量； 6、横向灵敏度较小，频率范围较宽 磁电式速度传感器 结构 振动物体 变换过程 物体与传感器的相对运动 空气间隙变化 穿过线圈的磁通量变化 产生感应电动式 输入与输出关系式 磁电式速度传感器 磁电式速度传感器的特点 1、非接触型，对被测体无附加质量和刚度； 2、灵敏度不等于常数，与间隙、振动物体的 大小、材料形状等有关，受测量物体表面 电涡流影响； 3、动态幅值不是线性，只有当被测