振動(dòng)傳感器的選擇與安裝重點(diǎn)

1、振動(dòng)傳感器的選擇與安裝Choice and In stallatio n of the Vibrati on Tran sducer涂驥(江西省計(jì)量測試研究院,江西南昌330002摘 要:在眾多工程領(lǐng)域中，機(jī)械振動(dòng)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題日益突出，隨著測試技 術(shù)的數(shù)字化、智能化和計(jì)算機(jī)化，動(dòng)傳感器的選擇，是振動(dòng)測試中首先要考慮的問 題。本文以壓電傳感器為例，關(guān)鍵詞:振動(dòng)傳感器;選擇;安裝在航空、航天、車輛、機(jī)械、土木、化工等工程領(lǐng)域,機(jī)械振動(dòng)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題日益突出。析已成為機(jī)械、結(jié)構(gòu)產(chǎn)品研究、設(shè)計(jì)、 不可或缺的重要手段、。，。一般可選擇加速度量振動(dòng)。在給定頻率下，加速度、速 度與位移之間的幅值相差一

2、個(gè)圓頻率因子，相位差90在測量系統(tǒng)中，可通過積分 電路由加速度得到速度，由速度得到位移。但是由于三類傳感器原理構(gòu)造的不同，使用范圍的差異，在特定情況需選擇恰當(dāng)?shù)膫鞲衅黝愋?。以壓電傳感器為例，在選擇加速度傳感器時(shí)，應(yīng)主要考慮以下特性：(1靈敏度。靈敏度是加速度傳感器最重要的特性之一。理論上加速度傳感器 的靈敏度越高越好。但靈敏度越高，壓電元件疊層越厚，導(dǎo)致傳感器自身諧振頻率下 降，影響測量頻率范圍。而且靈敏度高的壓電加速度傳感器自身質(zhì)量大，不利于輕小試件的測量。因現(xiàn)代測量系統(tǒng)能接受很低振級的信號(hào)，因而靈敏度也不再是決定一 切的因素。壓電加速度傳感器的靈敏度有電荷與電壓兩種。對于ICP傳感器主要是

3、電壓靈敏度。(2安裝諧振頻率。即壓電加速度傳感器安裝在其質(zhì)量相對很大的剛性基礎(chǔ)上 時(shí)的固有頻率f m =式中:k為壓電元件的等效剛度，為傳感器質(zhì)量塊的質(zhì)量。該參數(shù)決定了加速度 傳感器的測量頻率范圍。通常取測量頻率范圍為安裝諧振頻率的 3,這時(shí)測得的振動(dòng)誤差不大于1dB (約10%。為了進(jìn)一步提高測量精度,可選擇測量上限頻率 小于諧振頻率的510(3傳感器質(zhì)量。當(dāng)需要在測量對象上布置大量傳,加速度傳感器的質(zhì)量大。因?yàn)樵谶@種情況下必須考慮傳感。其影響可由下式 近似估算f s =f m式中:為帶傳感器的結(jié)構(gòu)固有頻率，m a和m s分別為傳感器附加質(zhì)量和結(jié)構(gòu)在 該階固有頻率下的等效質(zhì)量。一般來說傳感器

4、質(zhì)量應(yīng)小于有效質(zhì)量的(4動(dòng)態(tài)范圍。在被測加速度很小或很大時(shí)，必須考慮加速度傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。從理論上講，壓電加速度傳感器的輸出線性范圍 的下限可以到零，但實(shí)際上動(dòng)態(tài)范圍的下限取決于連接電纜和測量電路的電噪聲。 因此測量小加速度時(shí)不宜選用動(dòng)態(tài)范圍太大的傳感器。加速度傳感器動(dòng)態(tài)范圍的上 限由其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度決定。在測量很大加速度時(shí)(包括沖擊，必須選擇有足夠動(dòng)態(tài)范圍 的傳感器。除以上主要特性參數(shù)外，在選擇加速度傳感器時(shí)還需要考慮使用環(huán)境。其中最 重要的是溫度環(huán)境。一般通用壓電加速度傳感器的使用溫度上限在200C左右。溫度再高，由于壓電陶瓷的極性減弱，會(huì)導(dǎo)致靈敏度永久性下降。此外在選擇加速度傳 感器時(shí),有時(shí)

5、還需考慮基座應(yīng)變、磁場、噪聲等環(huán)境因素的影響。為了得到精確可 靠的振動(dòng)測量結(jié)果，必須保證傳感器的正確安裝。以壓電式加速度傳感器為例，安裝時(shí)必須使其靈敏度主軸與測量方向一致。此外應(yīng)使傳感器與被測量體之間有剛性傳 遞,以保證傳感器正確感受被測量體的振動(dòng)。幾種常用的壓電式加速度傳感器的安裝連接方法及對應(yīng)的頻率特性如下：(1鋼螺栓連接。這是一種理想的安裝方法，能充分保證傳感器的使用頻率范圍 和溫度范圍。通常在螺栓擰緊前，在安裝面上涂一薄層潤滑脂，以增加安裝剛度。涂驥:振動(dòng)傳感器的選擇與安裝配裝眼鏡頂焦度測量結(jié)果不確定度評定Equipped with Glasses Top Focal Degree o

6、f Un certa inty Measureme nt Results樊鳳菊(菏澤市計(jì)量測試所,山東菏澤274000摘 要:文章介紹了配裝眼鏡頂焦度測量結(jié)果不確定度評定并給出報(bào)告結(jié)果。 關(guān)鍵詞:焦度計(jì)；測量結(jié)果；不確定度1概述111測量依據(jù)G B13511-1999配裝眼鏡,G B/T10810、1片第1部分。112環(huán)境條件:溫度:(23 113測量儀器:焦度計(jì)U =k 114 測量方法:度計(jì)出 光口 ,偏轉(zhuǎn)后的光線，從而得到鏡片頂焦度讀數(shù)。2數(shù)字模型D =X + D式中:D 屈光度;X 屈光度測量值； D屈光度偏差。3 標(biāo)準(zhǔn) 不確定度分量評定311測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u 1(D評

7、定。在重復(fù)性條件下對同一鏡片測量三次，其測量結(jié)果如表1:表1測量次序123測量值(D 419641964197平均值(D4196u 1(D =C =1164=01006(D V =118312焦度計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u 2(D評定:U , k D =3=0101(Du 2(D很可靠,v合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定411標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總(見表2表2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u (x i不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度C i |c i |u (x i v iu 1(D測量重復(fù)性引入的不確定度01006D 101006D 118u 2(D測量儀器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度0101D10101D412合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u c (D各

8、標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量彼此獨(dú)立不相關(guān)，配裝眼鏡頂焦度測量結(jié)果合成標(biāo)準(zhǔn)不確 定度u c (D為：u c (D =u 21(D +u 22(D =(01006 2+(0101 2=01012(D 5 擴(kuò)展不確定度 V取 k =2,則 U =k ? u (D =2 1012=01024(D6測量結(jié)果不確定度報(bào)告眼鏡頂焦度:(4196 1024 D , k =2作者簡介:樊鳳菊,女,工程師。工作單位：菏澤市計(jì)量測試所。通訊地址：274000山東省菏澤市道碑街 311號(hào)。收稿時(shí)間:2009-08-21(2膠合螺栓。適用于不希望在被測量體上鉆螺孔而破壞原結(jié)構(gòu)完整性情況。膠接時(shí)可用環(huán)氧樹脂或軟膠將膠合螺栓粘接在測點(diǎn) 處。環(huán)氧樹脂膠可保證較高的安裝諧振頻率，軟膠則適用于測量頻率不高情況。(3石蠟粘接。優(yōu)點(diǎn)是簡單易行，也能保證較高的安裝諧振頻率，但是只適用于常溫情況(低于40C。(4雙面膠帶。適用于較低頻率、傳感器質(zhì)量較小的情況。優(yōu)點(diǎn)是平滑平面 效果好,缺點(diǎn)是當(dāng)膠帶太厚時(shí)，會(huì)導(dǎo)致可測頻率上限大為下降。(5永久磁鐵。適用于被測量體是鐵磁材料且有平坦表面。其優(yōu)點(diǎn)是使用、移動(dòng)方便，缺點(diǎn)是增加了傳感器重量，不適用于高頻 (大于2kHz時(shí)情況。另外安裝傳感器時(shí)應(yīng)用絕緣螺栓和墊圈將傳感器與被測量體隔離。參考文獻(xiàn)1張令彌.