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测振动传感器的测量原理是什么?测振动传感器
在工程振动测试领域中,测试手段与方法多种多样,但是按各种参数的测量方法及测量过程的物理性质来分,可以分成三类。1、机械式测量方法 振动传感器 将工程振动的参量转换成机械信号,再经机械系统放大后,进行测量、记录,常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪,它能测量的频率较低,精度也较差。但在现场测试时较为简单方便。2、光学式测量方法 将工程振动的参量转换为光学信号,经光学系统放大后显示和记录。如读数显微镜和激光测振仪等。3、电测方法 振动传感器将工程振动的参量转换成电信号,经电子线路放大后显示和记录。电测法的要点在于先将机械振动量转换为电量(电动势、电荷、及其它电量),然后再对电量进行测量,从而得到所要测量的机械量。这是目前应用得较广泛的测量方法。
选型原则
振动加速度传感器选型原则:
1. 根据与后续设备的匹配性来选择传感器类型,如ICP型调理设备宜用ICP型传感器,电荷调理设备宜选用压电式传感器。
2. 当对处于工作状态下的待测结构进行测量时,宜使用“隔离”传感器。若传感器自身不隔离,可在传感器底部添加绝缘材料作为隔离器件。
3. 测点位置的振动量级宜为选择的传感器量程的60-80%,这样能**信噪比高,又不会过载。
4. 选择的传感器的工作频率范围略**实际测量的带宽即可。
5. 根据环境因素来选择合适的传感器,如测量处的温度、湿度应**选用的传感器正常工作,且测量幅值不受影响。
6. 根据测量位置的空间来选择传感器尺寸和出线方式。
7. 对于轻质结构则必须考虑传感器重量对测量的影响。
8. 根据行业应用选择传感器,如机械行业宜选用振动量级大,频率频率广的传感器,而土木行业宜选用量程小,灵敏度高,低频性能好的传感器。
因此,在选择传感器时,必须充分考虑以上因素,选择较合适的传感器进行测量,尽量减少因传感器本身给测试带来的影响。
传感器分类
在这主要介绍两种分类,一类是有源与无源,另一类是隔离与非隔离。
有源传感器是指将传感器将非电能量转化为电能量输出,只转化能量本身,并不转化能量信号的传感器,也称为能量转换性传感器或换能器。因而,这类传感器工作时需要外部能量源激励,如激励电压,才能正常工作。由于需要进行能量转化,因而,传感器内部封装了电子元器件,测量过程中会带来噪声。这类传感器如ICP型(也称为IEPE型)加速度度传感器,零频加速度传感器等。
无源传感器是指不需要使用外接电源就能正常工作的传感器,且可以通过外部获取到无限制的能源。这类传感器对测量系统无噪声影响,或者影响很小,如应变片(花)、压电式传感器等。
隔离传感器是指传感器与待测结构之间相隔离,电流不能在二者之间流通。隔离传感器从电气角度与被测结构相分离,如应变片(花)通常与被测结构是相隔离的。传感器实现隔离的通常做法是在传感器底部安装了隔离器件,使电流不能流通
由于传感器应用十分广泛,类型多种多样,在各行各业都有应用。因此,在这里主要介绍用于振动测试的振动传感器的选型。按测量振动参量分类可分为三大类:位移传感器、速度传感器和加速度传感器(也称为加速度计)。一般来说,位移传感器适用于低频测量,速度传感器适用于中频测量,加速度传感器适用于中高频测量。由于加速度传感器具有生产工艺成熟、频响范围宽、动态范围大、安装方便等特点,因而在振动测试中应用较广。因此,在这里主要介绍加速度传感器的选型。
本文主要内容包括:
1. 传感器分类;
2. 常见的加速计类型;
3. 选型指标;
4. 选型原则。
1. 传感器分类
在这主要介绍两种分类,一类是有源与无源,另一类是隔离与非隔离。
有源传感器是指将传感器将非电能量转化为电能量输出,只转化能量本身,并不转化能量信号的传感器,也称为能量转换性传感器或换能器。因而,这类传感器工作时需要外部能量源激励,如激励电压,才能正常工作。由于需要进行能量转化,因而,传感器内部封装了电子元器件,测量过程中会带来噪声。这类传感器如ICP型(也称为IEPE型)加速度度传感器,零频加速度传感器等。
无源传感器是指不需要使用外接电源就能正常工作的传感器,且可以通过外部获取到无限制的能源。这类传感器对测量系统无噪声影响,或者影响很小,如应变片(花)、压电式传感器等。
隔离传感器是指传感器与待测结构之间相隔离,电流不能在二者之间流通。隔离传感器从电气角度与被测结构相分离,如应变片(花)通常与被测结构是相隔离的。传感器实现隔离的通常做法是在传感器底部安装了隔离器件,使电流不能流通,如图1所示红色器件即是隔离器件。
非隔离传感器是指传感器与被测结构之间无隔离,电流可以在二者之间进行流通。这类传感器像热电偶,某些加速度传感器等。这类非隔离的传感器通常要求采用浮地或隔离地线,以避免接地循环,关于接地循环,请阅读《采样过程中存在的误差,您肯定不全知道!》。如果传感器自身不隔离,用户可以自行使用电气隔离器件实现隔离,这类器件如云母片、玻璃片和环氧树脂等。当对处于工作状态下的待测结构进行测量时,推荐使用“隔离”传感器。
振动传感器,Vibration sensor
在振动传感告警电路中,只要将电源开关S1拨到“接通”位置,电源指示灯LED1就立刻发光。芯片LM555(IC1)连接成带控制输入端的简单锁存电路。这时也从+9V取得电源,电源通过R4、C5的退耦RC网络连接至其复位脚④,强制锁存器进入待机模式。
电路一旦检测到振动,绝缘栅场效应管T1就被振动传感器PZ1输出的正脉冲触发导通。结果.锁存器IC1的控制输入脚②和⑥接地。其输出脚③变高电位,此高电位经R5、D1和R6后加至三音调警笛声产生器UM3561(IC2)。电阻R6和稳压二极管ZD1稳定IC2的输入电压至3.3V。IC2的输出经达林顿对管T2和T3放大后送至扬声器Ls1,发出警笛警报声.。
复位开关S2甩来对锁存器Ic1复位,以切断警报声。如果要推动大功率的警报单元如警号、紧急警笛和防护电网等,可利用电路中的输出插座SOC1。