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加速度传感器的选型、安装、排障

作者:时间:2017-10-13来源:网络收藏
随着智能手机等消费类电子的普及,要求设备具备更高的功能和可设计性,加速度为满足使用中的工况环境和量程、精度等需求,要做正确的选型,我们来了解一下加速度有哪些技术要求。

加速度的选型要求

灵敏度

的灵敏度是的最基本指标之一。传感器的灵敏度应根据被测振动量(加速度值)大小而定,但由于压电是测量振动的加速度值,而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比,所以不同频段的加速度信号大小相差甚大。

大型结构的低频振动其振动量的加速度值可能会相当小,例如当振动位移为 1mm, 频率为1 Hz 的信号其加速度值仅为0.04m/s2(0.004g);然而对高频振动当位移为0.1mm,频率为10 kHz的信号其加速度值可达4 x 10 5m/s2(40000g)。因此尽管压电式具有较大的测量量程范围,但对用于测量高低两端频率的振动信号,选择灵敏度时应对信号有充分的估计。

最常用的振动测量压电式加速度计灵敏度,电压输出型(IEPE 型)为50~100 mV/g,电荷输出型为10 ~ 50 pC/g。

量程范围

加速度值传感器的测量量程范围是指传感器在一定的非线性误差范围内所能测量的最大测量值。通用型压电加速度传感器的非线性误差大多为1%。作为一般原则,灵敏度越高其测量范围越小,反之灵敏度越小则测量范围越大。

IEPE电压输出型压电加速度传感器的测量范围是由在线性误差范围内所允许的最大输出信号电压所决定。而电荷输出型测量范围则受传感器机械刚度的制约,在同样的条件下传感敏感芯体受机械弹性区间非线性制约的最大信号输出要比IEPE型传感器的量程大得多,其值大多需通过实验来确定。

一般情况下当传感器灵敏度高,其敏感芯体的质量块也就较大,传感器的量程就相对较小。同时因质量块较大其谐振频率就偏低这样就较容易激发传感器敏感芯体的谐振信号,结果使谐振波叠加在被测信号上造成信号失真输出。因此在最大测量范围选择时,也要考虑被测信号频率组成以及传感器本身的自振谐振频率,避免传感器的谐振分量产生。同时在量程上应有足够的安全空间以保证信号不产生失真。

测量频率范围

传感器的频率测量范围是指传感器在规定的频率响应幅值误差内(±5%, ±10%, ±3dB)传感器所能测量的频率范围。频率范围的高,低限分别称为高,低频截至频率。截至频率与误差直接相关,所允许的误差范围大则其频率范围也就宽。作为一般原则,传感器的高频响应取决于传感器的机械特性,而低频响应则由传感器和后继电路的综合电参数所决定。高频截止频率高的传感器必然是体积小,重量轻,反之用于低频测量的高灵敏度传感器相对来说则一定体积大和重量重。

选择加速度计的频率应高于被测物的振动频率,有倍频分析要求的加速度计频响应更高。土木工程是低频,加速度计可选择0.2Hz~1kHz左右,机械设备一般是中频段,可根据设备转速、设备刚度等因素综合估计频率,选择0.5Hz~5kHz的加速度计。冲击测量高频居多。


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