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ST型邁確Metrix振動傳感器的兩大工作原理
ST型邁確Metrix振動傳感器的兩大工作原理介紹
1動參數分類及性
振動傳感器是由彈,、陽尼器及慣性質量塊組成的單自由振蕩系統(tǒng),。利用質量塊的慣性在慣性空間建立坐標，測定相對大地或慣性空間的振動加速度,。它通過其中的換能元件,，將機械振動轉換為便于傳遞、變換,、處理和儲存的電信號,。
振動傳感器形式有很多種
1.1電式動傳感器的測試理
壓電式振動傳感器是試驗機振動測試常用的傳感器之一。相應標準提出了振動加速度測量傳感器改裝要求,，但是往往因為對其中的概念理解不透,，造成一些不合理的安裝方式，在一定程度上影響了測試精度,。
要正確理解和貫徹標準要求,，必須了解有關背景知識，如傳感器的測試原理,、構造和基本特性等方面,。
一些介質在沿一定方向上施加機械壓力而產生變形時,，其內部會產生極化現象，同時其表面產生電荷,，當外力去掉以后,，材料內部的電場和表面電荷也隨之消失，這種特性稱為壓電效應,。邁確Metrix振動傳感器是利用這一特性,，把基體感受到的機械振動轉化為電能量輸出。
1.2曲型壓電式振動傳感器的基本構造
壓電式振動傳感器的典型結構如圖2所示,。
壓電晶體被壓緊在質量塊和基體之間,，當加速度計感受振動時，質量塊施加一個振動力干壓電品體上,，壓電晶體中產生可變電勢,。通過適當的設計，可以保在一定的頻率范圍內輸入加速度與輸出電勢成比例
1.3壓電式動傳感器的特性
1.3.1頻率響應
Mm是壓在敏感元件上的質量塊的質量;是加速度計基體及體的質量;K是Mm與機間的系統(tǒng)的等效剛度,。這一系統(tǒng)的自然頻率為:
fo=fm
式中fm為質量Mm在彈簧K上的自然頻率,。
根據振動理論:fm=。
假設加速度計剛性安裝在比它重的多的結構上,，此時Mm/1b→0fo→fm,。從而得到加速度計的上限響應頻率為fmo
邁確Metrix振動傳感器能夠地檢測寬范圍的動態(tài)加速度，因此可以用來測量瞬態(tài)沖擊過程外,，還可用來測量正弦振動和隨機振動,。但是，壓電式振動傳感器不適用干穩(wěn)態(tài)測量的場合,，例如地球引力,、慣性制導或諸如發(fā)動機加速度及制動等緩慢變化的膝態(tài)過程。
1.3.2靈敏度
加速度計的靈敏度定義為電輸出與機械輸入之比,。從傳感器結構可知,，靈敏度是有方向性的。由干傳感器的制造誤差,，其最大靈敏度方向與小何軸不一致，最大靈敏度矢量可分解成軸向靈敏度和橫向靈敏度兩部分,。
真正代表壓電式振動傳感器錄敏度的是電荷錄敏度,，它不受傳感器內部電容變化和電纜長度變化的影響，只取決干壓電材料的壓電常數,，一般電荷錄敏度每年下降小于1%,。
壓電式振動傳感器實質上是固態(tài)器件，它們非常堅固和耐用,，在誤用的情況下一般也不會引起損壞,。在傳感器內部,，沒有調整部件，增加了邁確Metrix振動傳感器的可靠性和可重復性,，能夠用干極其惡劣的環(huán)境下,。
2樂電式振動傳感器的改裝要求與測量精度
2.1振動加速度測量傳感器的改裝要求
相應標準規(guī)定了振動加速度測量傳感器的通用改裝要求:
(1)傳感器測量軸與被測線平行，橫向靈敏軸應避開側向加速度最大的方向,。(2)傳感器安裝支架質量小,，剛度好，接觸面接觸彈簧的自然頻率至少大于傳感器自然頻率的五倍,。(3)單極性傳感器應與支架絕緣安裝,。
2.2影響測量精度的因素
(1)安裝剛度不足會降低響應頻率及使用范圍的上限，這一影響在高頻測量中尤其顯著,。
標準規(guī)定“接觸面接觸彈簧的自然頻率至少大于傳感器自然頻率的五倍";這對傳感器安裝支架的剛度及安裝面的接觸剛度提出了很高的要求,。若邁確Metrix振動傳感器直接安裝在被測結構上，其接觸彈簧的自然頻率可按接觸彈簧靜態(tài)變形求得: fm=
因傳感器的質量力一般很小,，而接觸彈簧剛度趨干無窮大;因此變形極小,，接觸頻率可以滿足標準要求。
若邁確Metrix振動傳感器通過轉接支架安裝在被測結構上,，則必須同時考慮支架剛度及兩個接觸面的接觸剛度,，并要在滿足安裝剛度要求的前提下盡量減小支架的質量。若傳感器與支架絕緣安裝,，采用絕緣螺樁及云母墊片可以獲得最大安裝剛度,。(2)安裝支架質量太大，其質量載荷改變了結構的原有振動,，導致測量結果失真;如果是在較輕或較薄的結構上測振,，這一影響不可忽視。(3)安裝方向偏離傳感器的校準狀態(tài),，傳感器軸向靈敏度軸方向與要求的測量方向應盡可能一致,，一旦偏離將導致軸向響應降低，而橫向響應增大加速度計應當安裝在平坦,、干凈的表面上,，橫向靈敏軸(在殼體上以紅點標出)應避開側向加速度最大的方向。(4)螺栓擰緊不當,，螺栓擰入基體太深,，引起基體拱彎變形，從而產生額外的電輸出,。擰緊力矩要適當,，過大會損壞螺紋，太小將影響安裝剛度。
2.3壓電式振動傳感器的典型安裝方式和關鍵點
壓電式振動傳感器有金屬螺栓安裝,、對地絕緣轉換螺栓連接,、膠粘劑粘接和磁鐵轉換吸盤連接四種安裝方式，其中金屬螺栓安裝和膠粘劑粘接為常見,。利用鋼制螺樁把傳感器固定在拋光的金屬面上,，這種方式可以得到高的響應頻率，其它的安裝方式會降低響應頻率,。
要做到數據結論準確,，首先要正確使用和安裝傳感器。在設計振動傳感器支架,、緊固件及實施安裝時應遵循以下幾點:
(1)解所測參數的基本情況,，如振動加速度的振幅、頻率范圍;(2)了解傳感器的結構形式和特性,，包括傳感器質量,，自然頻率，安裝尺寸等;(3)根據被測結構的具體情況確定傳器的安裝方式,，對低頻測量應重點考慮附加質量對測量結果的影響;對高頻測量則應保證安裝剛度符合標準要求;(4)邁確Metrix振動傳器及轉接專的安裝接觸面應平整,、光滑，以保證傳咸果安裝精度和觀度:(5)任細調整傳咸果的安裝方向,。使軸向是敏軸與所要測備方后一致,，橫向靈敏軸應避開側向加速度最大的方向;(6)控制螺栓擰入深度及擰堅力矩，適當的擰堅力矩為1.8N.m,。
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