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振动传感器:分类及特性的相关介绍

发布时间:2020/9/12

振动传感器首先诱导振动加速度,集成后的速度,两个集成位移,但加速度和位移的影响频率、振动和国家标准称为振动强度,即有效的振动速度值,所以振动速度通常是监控。


  振动传感器参数的分类和特点


  振动传感器是由弹簧、阻尼器和惯性质量块组成的单一自由振动系统。利用质量块惯量在惯性空间中建立坐标,确定了相对地球或惯性空间的振动加速度。它将机械振动转化为电信号,通过转换元件容易传输、转换、处理和存储。


  一、压电振动传感器的测试原理

  压电振动传感器是测试机器振动测试中常用的传感器之一。振动加速度传感器的相应要求是由相应的标准提出的,但往往由于对概念的不理解,导致了一些不合理的安装方法,在一定程度上影响了测试精度。


  为了正确理解和执行标准要求,我们必须了解传感器的测试原理、结构和基本特征等背景知识。


  当某些介质沿一定方向施加机械压力产生变形时,介质内部产生极化,同时表面产生电荷。当外力被移除时,材料中的电场和表面电荷就会消失,这被称为压电效应。压电振动传感器利用这一特性将基体感受到的机械振动转化为电能输出。


  二、典型的压电振动传感器的基本结构。

  压电晶体被压在质量和基体之间。加速度计感受到振动时,质量块对压电晶体施加振动力,压电晶体产生可变势。通过适当的设计,输入加速度可以在一定的频率范围内与输出电位成正比。




振动传感器



  三、压电式振动传感器的特性

  1、 频率响应


  Mm是压在敏感元件上的质量块的质量;Mb是加速度计基体及壳体的质量;K是Mm与Mb间的系统的等效刚度。这一系统的自然频率为:


  fo=fm


  式中fm为质量Mm在弹簧K上的自然频率。


  根据振动理论:fm= 。


  假设加速度计刚性安装在比它重的多的结构上,此时Mm/Mb→0,fo→fm。从而得到加速度计的上限响应频率为fm。


  压电式振动传感器能够精确地检测宽范围的动态加速度,因此可以用来测量瞬态冲击过程外, 还可用来测量正弦振动和随机振动。但是,压电式振动传感器不适用于稳态测量的场合,例如地球引力、惯性制导或诸如发动机加速度及制动等缓慢变化的瞬态过程。


  2、灵敏度


  加速度计的灵敏度定义为电输出与机械输入之比。从传感器结构可知,灵敏度是有方向性的。由于传感器的制造误差,其大灵敏度方向与几何轴不一致,大灵敏度矢量可分解成轴向灵敏度和横向灵敏度两部分。


  真正代表压电式振动传感器灵敏度的是电荷灵敏度,它不受传感器内部电容变化和电缆长度变化的影响,只取决于压电材料的压电常数,一般电荷灵敏度每年下降小于1%。


  压电式振动传感器实质上是固态器件,它们非常坚固和耐用,在误用的情况下一般也不会引起损坏。在传感器内部,没有调整部件,增加了传感器的可靠性和可重复性,能够用于极其恶劣的环境下。


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