压电加速度传感器因其频响宽、动态规模大、牢靠性高、运用便利,遭到广泛运用。在一般通用振荡丈量时,用户首要关怀的技术目标为:灵敏度、频率规模,内部结构、内置电路型与纯压电型的差异,现场环境与后续仪器装备等。现在就随必优传感,一起来了解压电式加速度传感器的挑选办法与运用技巧吧。
一、灵敏度的挑选
制造商在产品介绍或阐明书中一般都给出传感器的灵敏度和参阅量程规模,意图是让用户在挑选不同灵敏度的加速度传感器时能便利地选出适宜的产品,最小加速度丈量值也称最小分辨率,考虑到后级扩大电路噪声问题,应尽量远离最小可用值,以确保最佳信噪比。最大丈量极限要考虑加速度传感器本身的非线性影响和后续仪器的最大输出电压。
预算办法:最大被测加速度&TImes;传感器电荷(电压)灵敏度,其数值是否超越配套仪器的最大输入电荷(电压)值。主张如已知被测加速度规模可在传感器目标中的“参阅量程规模”中挑选(统筹频响、分量),一起,在频响、质量答应的情况下,尽量挑选高灵敏度的传感器,以进步后续仪器输入信号,进步信噪比。在统筹频响、质量的一起,可参照以下规模挑选传感器灵敏度:以电荷输出型压电加速度传感器为例:
1. 土木工程和超大型机械结构的振荡在0.1g-10g(1g=9.81m/s2)左右,可选电荷灵敏度在300pC/ms-2~30pC/ms-2的压电加速度传感器,归于电荷输出型压电加速度传感器。
2. 特别的土木结构(如桩基)和机械设备的振荡在100ms-2~1000ms-2,可挑选20pC/ms-2~2pC/ms-2的加速度传感器。
3. 冲击,磕碰丈量量程一般10000ms-2~1000000ms-2,可选则传感器灵敏度是0.2pC/ms-2~0.002pC/ms-2的加速度传感器。
二、频率挑选
制造商给出的加速度传感器的频响曲线是用螺钉刚性衔接装置的。
一般将曲线分红二段:谐振频率和运用频率。运用频率是按灵敏度差错给出的,有±10%、±5%、±3dB。谐振频率一般是避开不必的,但也有特例,如轴承毛病检测。挑选加速度传感器的频率规模应高于被测验件的振荡频率。有倍频剖析要求的加速度传感器频率呼应应更高。土木工程一般是低频振荡,加速度传感器频率呼应规模可挑选0.2Hz~1kHz,机械设备一般是中频段,可根据设备转速、设备刚度等要素归纳预算振荡频率,挑选0.5Hz~5kHz的加速度传感器。如发电机转速在3000rms时,除以60s此刻它的主频率为50Hz。磕碰、冲击丈量高频居多。
加速度传感器的装置方法不同也会改动运用频响(对振荡值影响不大)。
装置面要平坦、光亮,装置挑选应根据便利、安全的准则。咱们给出同一只RC6500S加速度传感器不同装置方法的运用频率:螺钉刚性衔接(±10%差错)10kHz;环氧胶或“502”粘接装置6kHz;磁力吸座装置2kHz;双面胶装置1kHz。由此可见,装置方法的不同对测验频率的呼应影响很大,应留意挑选。加速度传感器的质量、灵敏度与运用频率成反比,灵敏度高,质量大,运用频率低,这也是挑选的技巧。
三、内部结构
内部结构是指灵敏资料晶体片感触振荡的方法及装置方法。
压电式加速度传感器
有紧缩和剪切两大类,常见的有中心紧缩、平面剪切、三角剪切、环型剪切。
中心紧缩型频响高于剪切型,剪切型对环境适应性好于中心紧缩型。如配用积分型电荷扩大器丈量速度、位移时,最好选用剪切型产品,这样所取得的信号动摇小,安稳性好。
四、内置电路
内置的概念是将扩大电路置于加速度传感器内,成为具有电压输出功用的传感元件。它可分双电源(四线)和单电源(二线、带偏置,又称ICP)两种,下面所指内装电路专指ICP型。现在,内置电路传感器一般是与数据收集仪配套,在国内运用较多的方面是用于机械毛病、桩基检测,不少在线监测项目上也在运用该类产品。ICP型加速度传感器的供电和信号输出共用一根线。其特点是:低阻抗输出,抗搅扰,噪声小,功能价格比高,装置便利,特别适于多点丈量,安稳牢靠、抗湿润、抗粉尘、抗有害气体。内置电路传感器灵敏度的选型核算:
被测加速度值(g)=最大输出电压(mV)/传感器灵敏度(mV/g)
如选用现在最为通用的100mV/g,可测50g以内振荡,如丈量100g,则用50mV/g的加速度计,其他以此类推。
五、环境影响
某些测验现场的环境较为恶劣,考虑的要素较多,如防水、高温、装置方位、强磁电场及地电回路等,均会给丈量带来很大的影响。
防水:防水有两个概念,浅层防水和深层防水,尤以深层防水尴尬,如三峡工程永久船闸闸口的振荡监测,水深近百米,它触及地回路搅扰、高压渗水、导线防护、长时间牢靠性等许多问题。
高温:大都厂商给出的传感器温度规模为可用值,而不是高温情况的灵敏度,实际上,高温时灵敏度差错较大,特别用户应向厂商讨取专用的高温时的灵敏度目标,灵敏度目标是确保测验精确的要害。
方位约束:加速度传感器永久装置在现场会遭到人为磕碰,应挑选工业型长时间监测加速度传感器,它选用外加防护罩,三角法兰装置,具有对地绝缘、防尘的效果。对出线方向有要求的可向制造商提出。关于不能触及的部位,可用手持式加速度传感器(带长探针)。
绝缘、地电回路及磁电场:对磁电场较强的测验现场,应挑选特别外壳资料的加速度传感器和专用导线,此类研讨国内还比较罕见。关于两点接地、湿润等现场,要处理好测验搅扰则可选用浮地或绝缘型加速度传感器,一起要考虑导线接头的防护。为了战胜两点或多点接地发生地电回路电流对测验的影响,能够选用浮地或绝缘传感器。没有特别要求且搅扰不大的工况,可用绝缘型加速度传感器,而永久型监测或搅扰大的工况则应选用浮地型。这二种命名的差异在于绝缘型产品的外壳为信号地,而浮地型产品的外壳为屏蔽层。
附加质量:在振荡结构上装置的加速度传感器的质量要小于被测点的本身动态质量的1/10即可,以为对被测信号的影响能够疏忽。
六、配套仪器
压电类加速度传感器如是电荷输出的,可与任何一种高阻输入的电荷扩大器或具有电荷前置功用的收集器般配,电荷扩大器品种较多,有单台、多路、积分、准静态,这都要根据丈量要求来确认。
也有特例,如直接将压电传感器的输出信号接入具有必定高阻功能的三次外表(如示波器),相同可测得信号,但因阻抗匹配不行,只能是定性了解动态情况。内装IC扩大器加速度传感器(ICP型)专门有恒流适配器,一台恒流适配器可供多只加速度传感器的恒流供电及信号输出。关于供给恒流源供电的数据收集仪器,能够将该类型传感器直接接入数据收集仪器。双电源供电的加速度传感器可由收集器供给双电源或用双路直流稳压电源供电。现在ICP加速度传感器的典型供电方法为:24V4mA恒流。