振動傳感器的選擇與安裝-株洲市中航測控技術有限公司

來源：株洲市中航測控技術有限公司 2011年11月15日 09:18

本文以株洲市中航測控技術有限公司的振動速度傳感器為例，詳細介紹了在特定情況下該如何正確選擇并安裝恰當的傳感器類型

在航空、航天、車輛、機械、土木、化工等工程領域，機械振動和結構動力學問題日益突出。振動測試和動態分析已成為機械、結構產品研究、設計、生產和使用、維護中*的重要手段。隨著測試技術向數字化、智能化和計算機化方向的發展它們發揮著愈來愈重要的作用。而振動傳感器的選擇，是振動測試中首先要考慮的問題。一般可選擇加速度、速度和位移傳感器的任何一種來測量振動。在給定頻率下，加速度、速度與位移之間的幅值相差一個圓頻率因子，相位差90。。在測量系統中，可通過積分電路由加速度得到速度，由速度得到位移。但是由于三類傳感器原理構造的不同，使用范圍的差異，在特定情況需選擇恰當的傳感器類型。

以株洲市中航測控技術有限公司的振動速度傳感器為例，在選擇加速度傳感器時，應主要考慮以下特性：

（1）靈敏度。

靈敏度是加速度傳感器zui重要的特性之一。理論上加速度傳感器的靈敏度越高越好。但靈敏度越高，壓電元件疊層越厚，導致傳感器自身諧振頻率下降，影響測量頻率范圍。而且靈敏度高的壓電加速度傳感器自身質量大，不利于輕小試件的測量。因現代測量系統能接受很低振級的信號，因而靈敏度也不再是決定一切的因素。壓電加速度傳感器的靈敏度有電荷與電壓兩種。對于ICP傳感器主要是電壓靈敏度。

（2）安裝諧振頻率。

即壓電加速度傳感器安裝在其質量相對很大的剛性基礎上時的固有頻率

式中：k為壓電元件的等效剛度，為傳感器質量塊的質量。該參數決定了加速度傳感器的測量頻率范圍。通常取測量頻率范圍為安裝諧振頻率的1/3，這時測得的振動誤差不大于1dB（約10％）。為了進一步提高測量精度，可選擇測量上限頻率小于諧振頻率的1/5--1/10。

（3）傳感器質量。當需要在測量對象上布置大量傳感器或測量輕小試件的振動時，加速度傳感器的質量大小就顯得十分重要了。因為在這種情況下必須考慮傳感器的附加質量對被測結構動態特性的影響。其影響可由下式近似估算

式中：為帶傳感器的結構固有頻率，Ma和Ms分別為傳感器附加質量和結構在該階固有頻率下的等效質量。一般來說傳感器質量應小于有效質量的1/10。

（4）動態范圍。在被測加速度很小或很大時，必須考慮加速度傳感器的動態范圍。從理論上講，壓電加速度傳感器的輸出線性范圍的下限可以到零，但實際上動態范圍的下限取決于連接電纜和測量電路的電噪聲。因此測量小加速度時不宜選用動態范圍太大的傳感器。加速度傳感器動態范圍的上限由其結構強度決定。在測量很大加速度時（包括沖擊），必須選擇有足夠動態范圍的傳感器。

除以上主要特性參數外，在選擇加速度傳感器時還需要考慮使用環境。其中zui重要的是溫度環境。一般通用壓電加速度傳感器的使用溫度上限在200℃ 左右。溫度再高，由于壓電陶瓷的極性減弱，會導致靈敏度*性下降。此外在選擇加速度傳感器時，有時還需考慮基座應變、磁場、噪聲等環境因素的影響。

為了得到可靠的振動測量結果，必須保證傳感器的正確安裝。以壓電式加速度傳感器為例，安裝時必須使其靈敏度主軸與測量方向一致。此外應使傳感器與被測量體之間有剛性傳遞，以保證傳感器正確感受被測量體的振動。

相關產品

免責聲明

凡本網注明“來源：儀表網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-儀表網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：儀表網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
本網轉載并注明自其它來源（非儀表網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點或和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。