加速度傳感器的選型、安裝、排障
加速度傳感器的選型要求
靈敏度
傳感器的靈敏度是傳感器的最基本指標之一。傳感器的靈敏度應根據被測振動(dòng)量(加速度值)大小而定,但由于壓電加速度傳感器是測量振動(dòng)的加速度值,而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號的頻率平方成正比,所以不同頻段的加速度信號大小相差甚大。
大型結構的低頻振動(dòng)其振動(dòng)量的加速度值可能會(huì )相當小,例如當振動(dòng)位移為 1mm, 頻率為1 Hz 的信號其加速度值僅為0.04m/s2(0.004g);然而對高頻振動(dòng)當位移為0.1mm,頻率為10 kHz的信號其加速度值可達4 x 10 5m/s2(40000g)。因此盡管壓電式加速度傳感器具有較大的測量量程范圍,但對用于測量高低兩端頻率的振動(dòng)信號,選擇加速度傳感器靈敏度時(shí)應對信號有充分的估計。
最常用的振動(dòng)測量壓電式加速度計靈敏度,電壓輸出型(IEPE 型)為50~100 mV/g,電荷輸出型為10 ~ 50 pC/g。
量程范圍
加速度值傳感器的測量量程范圍是指傳感器在一定的非線(xiàn)性誤差范圍內所能測量的最大測量值。通用型壓電加速度傳感器的非線(xiàn)性誤差大多為1%。作為一般原則,靈敏度越高其測量范圍越小,反之靈敏度越小則測量范圍越大。
IEPE電壓輸出型壓電加速度傳感器的測量范圍是由在線(xiàn)性誤差范圍內所允許的最大輸出信號電壓所決定。而電荷輸出型測量范圍則受傳感器機械剛度的制約,在同樣的條件下傳感敏感芯體受機械彈性區間非線(xiàn)性制約的最大信號輸出要比IEPE型傳感器的量程大得多,其值大多需通過(guò)實(shí)驗來(lái)確定。
一般情況下當傳感器靈敏度高,其敏感芯體的質(zhì)量塊也就較大,傳感器的量程就相對較小。同時(shí)因質(zhì)量塊較大其諧振頻率就偏低這樣就較容易激發(fā)傳感器敏感芯體的諧振信號,結果使諧振波疊加在被測信號上造成信號失真輸出。因此在最大測量范圍選擇時(shí),也要考慮被測信號頻率組成以及傳感器本身的自振諧振頻率,避免傳感器的諧振分量產(chǎn)生。同時(shí)在量程上應有足夠的安全空間以保證信號不產(chǎn)生失真。
測量頻率范圍
傳感器的頻率測量范圍是指傳感器在規定的頻率響應幅值誤差內(±5%, ±10%, ±3dB)傳感器所能測量的頻率范圍。頻率范圍的高,低限分別稱(chēng)為高,低頻截至頻率。截至頻率與誤差直接相關(guān),所允許的誤差范圍大則其頻率范圍也就寬。作為一般原則,傳感器的高頻響應取決于傳感器的機械特性,而低頻響應則由傳感器和后繼電路的綜合電參數所決定。高頻截止頻率高的傳感器必然是體積小,重量輕,反之用于低頻測量的高靈敏度傳感器相對來(lái)說(shuō)則一定體積大和重量重。
選擇加速度計的頻率應高于被測物的振動(dòng)頻率,有倍頻分析要求的加速度計頻響應更高。土木工程是低頻,加速度計可選擇0.2Hz~1kHz左右,機械設備一般是中頻段,可根據設備轉速、設備剛度等因素綜合估計頻率,選擇0.5Hz~5kHz的加速度計。沖擊測量高頻居多。

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