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如何根据实际应用选择适合的传感器
发布时间:2020-05-22   点击次数:372次

         传感器是振动研究或测试的关键环节,一般测量参数包括加速度、速度和位移,其中经常用到的是加速度。本次将重点分享加速度传感器的选择方法。

         常用的振动测量传感器从工作原理上可分为:压电式、压阻式、电容式、电感式、光电式等;从应用特点上可以分为:直流响应加速度传感器交流响应加速度传感器两大类。

         选择传感器时首先需要考虑选用直流响应加速度传感器,还是选择交流响应加速度传感器

        “交流响应加速度传感器仅适合测量动态事件,不能用来测试静态的加速度,例比如重力加速度和离心加速度。常见的交流响应加速度传感器为压电加速度传感器,具有电压输出型电荷输出型两种。压电式加速度传感器因为具有测量频率范围宽、量程大、体积小、重量轻、对被测件的影响小以及安装使用方便等优点,所以成为常用的振动测量传感器。

       “直流响应加速度传感器,具有直流耦合输出,能够响应低至0赫兹的加速度信号。因此直流响应的加速度传感器适合同时测试静态和动态的加速度。对于需要测量静态加速度或低频加速度(<1Hz)的应用,需要选择直流响应加速度传感器。常见的直流响应加速度传感器有应变压阻型(详见xx页)、电容型等。

        直流和交流响应的加速度传感器都可以测量动态信号。当仅需要测量动态信号时,使用者可以各取所好。如果不喜欢处理直流响应加速度传感器的零点偏置,可选择交流耦合、单端输出的压电加速度传感器。如果不在乎处理零点偏置,习惯3线或4线接口,喜欢负载电阻自检测试(shunt),和重力加速度自检测试(2g翻转)功能,可选择直流响应加速度传感器。

选择振动传感器的主要权衡因素是传感器的重量、灵敏度、量程、频率响应范围:

传感器的重量

         传感器作为被测物体的附加质量,必然会影响其运动状态。如果加速度传感器的质量接近于被测物体的动态质量,则被测物体的振动就会受到影响而明显减弱。对于有些被测构件虽然作为一个整体质量很大,但是在传感器安装的局部,例如一些薄壁结构,传感器的质量已经可以与结构局部质量相比拟,也将会影响结构的局部运动状态受到影响。因此要求传感器的质量远小于被测物体传感器安装点的动态质量。

传感器的灵敏度

         灵敏度越高,在电路不放大的基础上,质量块越大,机械增益越大,传感器的输出越大,系统的信噪比越高,抗干扰能力和分辨率也越强。灵敏度的选择受到重量、频率响应和量程的制约,通常情况下,灵敏度越高,传感器的重量越大,量程和谐振频率也越低。一般来讲,在满足频率响应、重量和量程要求下,应尽量选择高灵敏度的传感器,这样可以降低信号调理器的增益,提高系统的信噪比。

传感器的量程范围

         加速度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%

       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,最大输出电压量值一般都为±5V,通过换算就可得到传感器的最大量程,即等于最大输出电压与灵敏度的比值。

         电荷输出型测量范围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。在最大测量范围选择时,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。在量程上应有足够的安全空间以保证信号不产生失真。

传感器的测量频率响应范围

         传感器的频率响应测量范围是指传感器在规定的频率响应幅值误差内传感器所能测量响应的频率范围。截止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。传感器的高频响应取决于传感器的机械特性((结构设计、制造、安装形式和安装质量)),低频响应则由传感器和后继仪器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,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。

        另外在实际应用中还会遇到一些特殊问题,可以根据需要选择专业的传感器,如:桩基检测传感器、桥梁和钢结构检测传感器、座垫传感器、防水密封型传感器、本安型传感器等。

         如您有相关疑问,请与我们联系。

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