振動(dòng)測(cè)試-傳感器部分

第四節(jié)測(cè)振傳感器分類：接觸式和非接觸式接觸式：按殼體的固定方式分為相對(duì)式：殼體固定在基礎(chǔ)上，測(cè)桿和被測(cè)對(duì)象相聯(lián)，敏感被測(cè)對(duì)象相對(duì)于基座的振動(dòng)；絕對(duì)式：殼體固定在被測(cè)對(duì)象上，彈簧支撐一個(gè)慣性體感受振動(dòng)，又稱為慣性式測(cè)振傳感器；振動(dòng)測(cè)試：對(duì)振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度這些振動(dòng)量的檢測(cè)，它們反映了振動(dòng)的強(qiáng)弱程度。4.1慣性式測(cè)振傳感器的力學(xué)模型和特性分析（絕對(duì)式）（一）力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)方程式（二）慣性式位移傳感器的響應(yīng)條件慣性式位移傳感器的輸出位移zm反映被測(cè)振動(dòng)的位移量xm。位移傳感器的上限測(cè)量頻率在理論上是無(wú)限的，但實(shí)際上受具體儀器結(jié)構(gòu)和元器件特性、后繼放大電路頻響等條件的限制，不能太高。下限測(cè)量頻率則受彈性元件的強(qiáng)度和質(zhì)量塊尺寸、重量等因素的限制，使

n不能太小。因此位移傳感器的頻率范圍是有限的。

（三）慣性式加速度傳感器的響應(yīng)條件慣性式加速度傳感器的質(zhì)量塊相對(duì)位移Zm與被測(cè)振動(dòng)的加速度成正比，因而可用質(zhì)量塊的位移來(lái)反映被測(cè)振動(dòng)的加速度大小。加速度傳感器幅頻特性的表達(dá)式:1.

慣性式加速度傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是它具有零頻率持性,理論下限測(cè)量頻率為零，實(shí)際下限測(cè)量頻率極低。為使

n遠(yuǎn)大于被測(cè)振動(dòng)頻率，加速度傳感器的尺寸、質(zhì)量可做得很?。ㄐ∮?g），從而對(duì)被測(cè)對(duì)象的附加影響也小。3.

傳感器的影響：固定在被測(cè)對(duì)象上的慣性式傳感器將作為附加質(zhì)量使整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)特性發(fā)生變化。4.2壓電式加速度傳感器當(dāng)殼體連同基座和被測(cè)對(duì)象一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，慣性質(zhì)量塊相對(duì)于殼體或基座產(chǎn)生位移，由此位移產(chǎn)生的彈性力加于壓電元件上，在壓電元件的兩個(gè)端面上就產(chǎn)生了極性相反的電荷。屬于慣性式傳感器

其中k1為彈簧剛度，k2為壓電元件的剛度；其中ms為慣性質(zhì)量，mb為殼體或其座的質(zhì)量。

K為等效剛度，M為折算質(zhì)量。壓電式傳感器通常不用阻尼元件，且其元件的內(nèi)部阻尼也很?。?lt;0.02），系統(tǒng)可視為無(wú)阻尼系統(tǒng)。4.2壓電式加速度傳感器壓電元件表面產(chǎn)生的電荷Q為作用在壓電元件上的力F為:4.2壓電式加速度傳感器壓電式加速度計(jì)的等效電路壓電元件本身可以等效為電容，因此，加速度計(jì)既可以看作一個(gè)電壓源，也可以看作一個(gè)電荷源。4.2壓電式加速度傳感器考慮到實(shí)際使用的測(cè)量電路，等效電路為Ca加速度計(jì)電容，Cc電纜分布電容，Ci放大器輸入電容4.2壓電式加速度傳感器測(cè)量電路

壓電傳感器的測(cè)量系統(tǒng)前置放大器的作用：一是放大壓電元件的微弱信號(hào)；二是高阻抗輸入變?yōu)榈妥杩馆敵觥Ｇ爸梅糯笃鞯念愋停?/p>

電壓放大器電荷放大器4.2壓電式加速度傳感器≈電壓放大器輸出電壓與電容C=Ca+Ci+Cc密切相關(guān)，連接電纜的長(zhǎng)度與形狀變化，會(huì)給測(cè)量帶來(lái)不穩(wěn)定因素，影響傳感器的靈敏度。因此，現(xiàn)在通常采用性能穩(wěn)定的電荷放大器。4.2壓電式加速度傳感器２.電荷放大器電荷放大器的輸出電壓與輸入電荷成正比，它是一個(gè)具有深度電容負(fù)反饋的高輸入阻抗的高增益運(yùn)算放大器。

4.2壓電式加速度傳感器KCf>>(C+Cf)K為放大器的開環(huán)放大倍數(shù)靈敏度：質(zhì)量塊質(zhì)量越大，靈敏度越高；頻率響應(yīng)范圍：傳感器的固有頻率越高，則其可測(cè)頻率范圍越寬，目前可測(cè)的最低頻率達(dá)0.1Hz。壓電式加速度計(jì)常用的安裝方法：安裝狀態(tài)直接影響可測(cè)的頻率范圍。一般用粘結(jié)法固定的可測(cè)頻率不超過(guò)5kHz。手持探針?lè)ㄖ荒苡糜?Hz以下的近似測(cè)量。壓電式加速度傳感器的主要特性4.2壓電式加速度傳感器用螺栓固定是最好的方法，尤其適用于測(cè)沖擊波及高頻振動(dòng)。

4.2壓電式加速度傳感器壓電式阻抗頭的結(jié)構(gòu)和安裝安裝表面激振平臺(tái)4.2壓電式加速度傳感器4.3磁電式速度傳感器磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將輸入運(yùn)動(dòng)速度變換成感應(yīng)電勢(shì)輸出的傳感器。

對(duì)恒磁通磁電式傳感器而言，工作氣隙中的磁通恒定，感應(yīng)電勢(shì)是由于永久磁鐵與線圈之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)——線圈切割磁力線而產(chǎn)生。這類結(jié)構(gòu)有兩種：

（a）動(dòng)圈式；（b）動(dòng)鐵式

常用的是動(dòng)圈式。1—彈簧

2—?dú)んw

3—阻尼環(huán)

4—磁鋼

5—線圈

6—芯軸要盡量降低ωn，采用薄片式彈性元件，并配以阻尼環(huán)3加大阻尼，使阻尼比達(dá)0.6-0.7，以增加低頻段的測(cè)量范圍。屬于的受迫振動(dòng)磁電式絕對(duì)速度傳感器4.3磁電式速度傳感器1—頂桿

2—彈簧片

3—磁鋼

4—線圈

5—引出線

6—?dú)んw磁電式相對(duì)速度傳感器測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)中兩部件之間的相對(duì)振動(dòng)速度；殼體固定于一部件上，而頂桿與另一部件相連接，使傳感器內(nèi)部線圈與磁鋼產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。4.3磁電式速度傳感器靈敏度：頻率范圍：下限：10-15Hz，上限：1000Hz非線性度：速度越大，失真越嚴(yán)重溫度誤差：溫度變化引起B(yǎng)、L、R都會(huì)變化，使靈敏度下降。4.3磁電式速度傳感器性能指標(biāo)：4.4電渦流測(cè)振傳感器4.5激光測(cè)振儀當(dāng)光程差每變化半個(gè)光波波長(zhǎng)時(shí)，明暗條紋變化一次。設(shè)一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)，計(jì)得干涉條紋變化數(shù)為N，則：邁克爾遜干涉儀第五節(jié)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)5.1振動(dòng)量的測(cè)量

振動(dòng)量：通常指反映振動(dòng)的強(qiáng)弱程度的量，亦即指振動(dòng)位移，振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度的大小。這三者之間存在著確定的微分或積分關(guān)系。究竟測(cè)量哪個(gè)振動(dòng)量是振動(dòng)測(cè)量中必須考慮的問(wèn)題之一。加速度速度位移振動(dòng)位移、振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度三者的幅值之間的關(guān)系與頻率有關(guān)。在低頻振動(dòng)場(chǎng)合，加速度的幅值不大，宜選用振動(dòng)位移測(cè)量；在中頻振動(dòng)場(chǎng)合，宜選擇振動(dòng)速度測(cè)量，在高頻振動(dòng)場(chǎng)合，加速度幅值較大，宜選擇加速度測(cè)量。第五節(jié)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)（1）正弦測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)量測(cè)量通常有以下幾種系統(tǒng)：

正弦測(cè)量系統(tǒng)圖

正弦測(cè)量系統(tǒng)適用于按簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律的系統(tǒng)。應(yīng)用正弦測(cè)量系統(tǒng)，除了測(cè)量振幅外，有時(shí)還要求測(cè)量振幅對(duì)于激勵(lì)力的相位差，以及觀察振動(dòng)波形的畸變情況。第五節(jié)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)（2）動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)將電阻應(yīng)變片貼在結(jié)構(gòu)的測(cè)振點(diǎn)