振动传感器在现代的振动测量工作中扮演着较其重要的角色,而随着振动测量技 术及相关控制技术的发展和应用,振动传感器在振动测量系统中也已经不仅仅是传统意义 上的机械测量装置,而是系统中**的一个环节,与后续的电子线路紧密相关。振动传 感器设计时采用的机电变换原理不同,在输出电量时也就会有所区别。振动传感器接收机 械量变化信息,转化为电动势变化、电荷变化、电阻变化等电参量变化。
TC600震动传感器基本参数
1.测量范围:±50g(可选)
2.输出信号:4~20mA(负载<500Ω)
3.响应频率:4Hz-4000Hz
4.测量方向:任意方向
5.输出方式:两线制
6.环境温度:-20℃~+80℃
7.供电电压:12VDC~36VDC
8.壳体材料:不锈钢
9.重 量:110克
10.安装螺纹:M10×1.0或磁吸座(可选)
11.压电材料:PZT-5
振动传感器有振动位移、振动速度和振动加速度传感器。 简单地说,振动位移传感器(常用电涡流传感器)根据振动位移变化与输出电压的变化关系,振动速度传感器根据相对运动切割磁力线产生电压的变化,振动加速度传感器根据形变与电荷的关系。 速度传感器通过硬件或软件积分可以得到位移,加速度传感器通过一次积分可以得到振动速度,二次积分可以得到振动位移。 因为需要测量加速度,所以必须有振动加速度传感器。 位移的测量:如果是非接触测量间隙的变化,必须用振动位移传感器(电涡流传感器);如果是接触测量,可以用加速度传感器通过2次积分得到,也可以采用速度传感器1次积分得到,具体使用何种方式,取决于测量对象。一般情况,如果包括齿轮或滚动轴承,使用加速度传感器,否则用速度传感器。 大量应用于机械设备的振动监测。
选型指标
每一种型号的加速度传感器都有特别合适的应用场景,因此,测试时必须根据测试使用要求,选择合适的加速度传感器。在选择加速度计时,主要从传感器性能、环境因素、电气特性和物理特性四个方面去考虑。
性能包括灵敏度、量程、频响特性、谐振频率、横向效应和线性度等指标。环境因素包括工作温度、温度响应和冲击极限等。电气特性包括激励电压与电流、稳定时间等。物理特征包括敏感材料,结构设计、尺寸、重量和出线方式等。
性能指标:
量程/灵敏度:每个传感器都有测量范围,通常量程大的传感器,灵敏度低,量程小的传感器,灵敏度高。通常传感器输出电压的上限为5V,因此,传感器灵敏度乘以量程得到的为传感器的量大输出电压5V。如某型号传感器的灵敏度为50mV/g,则该传感器的量程为100g。通常ICP型加速度传感器满足这个规律,而其他类型,如零频加速度传感器,则不满足此规律。另一方面,传感器灵敏度越高,则传感器的质量越大,传感器输出电压越大,信噪比越高,分辨能力越强。对于测试不同的结构,应选择相匹配的传感器量程,通常,土木桥梁和**大型机械结构加速度振动量级在0.1g~10g 左右,机械设备的振动在 10g~100g 左右。
谐振频率:传感器本身也是一个结构,因而,也存在固有频率,通常,把传感器的阶固有频率称为谐振频率。传感器尺寸越小,谐振频率越高。加速度计的使用上限频率取决于幅频曲线中的谐振频率。一般传感器的工作频率范围为其自身谐振频率的1/3以下。
频响特性:一般加速度传感器的工作频率上限为自身谐振频率的1/3左右。另一方面,通常加速度传感器低频特性较差,信号衰减严重,而在高频段线性度差,非线性影响严重。如图2为某型号加速度计的频响曲线,从曲线图中可以看出,在2Hz以下信号衰减严重,频响性能差,在12KHz以上线性度差,其谐振频率约为38KHz。因此,该传感器的工作频率为12KHz以下。在选择加速度计时,加速度计的频率上限稍**被测结构的振动频率即可。一般,土木工程结构的频率范围在0.2~1KHz左右,机械设备是中频段,频率范围在0.5~5KHz左右。
线性度:由于传感器测量时只能输入单一灵敏度,因此,用于描述在一定的频响范围内,传感器的灵敏度是否满足实际的灵敏度的指标,即为线性度。相对而言,在低频段(如5Hz以下),传感器的灵敏度会少于实际的灵敏度,而在高频段(如大于工作频率上限),则灵敏度会大于实际的灵敏度。只有在中间频段,灵敏度满足线性关系,如图2所示。如果传感器不在线性区间进行测量,则测量得到的幅值误差较大,一般要求传感器非线性<1%。
横向效应:当测量某个方向的振动时,信号输出应该全为振动感知方向,但实际上在与该方向垂直的方向也有信号输出,这种效应称为横向效应。横向效应灵敏度越低,性能越好,但是相对而言,传感器都存在一定的横向效应,通常标称横向效应<5%。
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