振动测量传感器研究.ppt

第二部分振动测量传感器 振动传感器的分类 按物理过程 振动传感器的分类 按力学过程 振动传感器的分类 按被测参数 惯性式传感器 工作原理 力学模型如图所示。图中y1、y0、y01分别表示壳体绝对位移、质块的绝对位移和壳体与 质块的相对位移。测试时，壳体和被测物体联接（用胶接或机械方法），当传感器外壳跟随振动物体振动时，其内部质量与外壳之间产生相对运动。适当选取传感器的结构参数，所测结果将分别反映振动问题的位移、速度和加速度 惯性式传感器 运动方程 惯性式传感器 对 的讨论 惯性式传感器 阻尼对惯性位移计幅频特性的影响 惯性式传感器 阻尼对惯性加速度传感器幅频特性的影响 惯性式传感器 电磁感应式速度传感器 分类 电动式速度传感器--相对式速度传感器 电动式速度传感器--相对式速度传感器 特点： 电动式速度传感器--相对式速度传感器 使用应注意的问题 电动式速度传感器—惯性式速度传感器 结构： 电动式速度传感器—惯性式速度传感器 支撑弹簧 电动式速度传感器- -惯性式速度传感器 双磁隙结构与工作原理 电动式速度传感器—惯性式速度传感器 力学模型与运动方程 电动式速度传感器—惯性式速度传感器 阻尼的实现 电动式速度传感器 惯性式速度传感器的特点 磁电式速度传感器 磁电式速度传感器 磁电式速度传感器的特点 压电式加速度传感器 压电式加速度计的结构 压电式加速度传感器 在图中，S是弹簧，M是质块，B是基座，P是压电元件，R是夹持环。图a是中央安装压缩型，压电元件—质量块—弹簧系统装在圆形中心支柱上，支柱与基座连接。这种结构有高的共振频率。然而基座B与测试对象连接时，如果基座B有变形则将直接影响拾振器输出。此外，测试对象和环境温度变化将影响压电元件，并使预紧力发生变化， 易引起温度漂移。图b为环形剪切型，结构简单，能做成极小型、高共振频率的加速度计，环形质量块粘到装在中心支柱上的环形压电元件上。由于粘结剂会随温度增高而变软，因此最高工作温度受到限制。图c为三角剪切形，压电元件由夹持环将其夹牢在三角形中心柱上。加速度计感受轴向振动时，压电元件承 受切应力。这种结构对底座变形和温度变化有极好的隔离作用，有较高的共振频率和良好的线性。 压电式加速度传感器 压电式加速度计的敏感元件 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度计的特性分析 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 压阻式加速度传感器 压阻式加速度传感器的结构 压阻式加速度传感器 2、固态压阻式 压阻式加速度传感器 工作原理 伺服式加速度传感器 伺服式加速度传感器 工作原理 伺服式加速度传感器 电容式加速度传感器 结构与原理 电涡流位移传感器 电涡流位移传感器 工作原理 电涡流位移传感器 等效电路 电涡流位移传感器 测量电路 电涡流位移传感器 压电式力传感器 结构与力学模型 压电式力传感器 力的传递 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 振动测量传感器的选择 传感器的动态范围 振动测量传感器的选择 传感器的测量频率范围 振动测量传感器的选择 压电式传感器及其等效电路 若考虑负载（测量电路），等效电路如下： 假设一恒定力F作用于压电器件，产生电量q，则输出电压： 其中，Cc、Ci分别为电缆寄生电容及后续测量电路的输入电容。 压电式传感器的使用 ◆由于电荷泄漏，静态测量或准静态量值时,必须采取一定措施,使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够小的程度； ◆动态测量时,电荷可以不断补充,从而供给测量电路一定的电流,故压电式传感器适宜作动态测量。 压电元件的串接 压电式传感器有电荷及电压两种输出方式。为了增大输出值，压电传感器往往用两个（较多见）或两个以上的晶体串接或并接： n 个晶体串接时，输出电荷量与单片晶体电荷相同，总电容为单片晶体电容的1/n，输出电压为单片晶体电压的n倍。 串接时，输出电压大、电容小、时间常数小，适宜测量迅变信号和以电压输出的场合。 F F a)串联 压电元件的并接 n个晶体并接时，输出电荷量为单片晶体电荷n 倍，总电容为单片晶体电容n 倍，输出电压等于单片晶体电压。 并接时，输出电荷量大、电容大、时间常数大，适宜测量缓变信号