加速度傳感器和位移

1、加速度傳感器和位移2010-12-2314:05轉(zhuǎn)載自分享最終編輯uestcliang*加速度傳感器采集的加速度值有沒(méi)有必要轉(zhuǎn)換為位移量*加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移量可以通過(guò)兩種方法：時(shí)域積分和頻域積分。在時(shí)域中積分，方法簡(jiǎn)單，但由于測(cè)試上原幅值將產(chǎn)生嚴(yán)重偏移趨勢(shì)項(xiàng)，極大影響測(cè)量的準(zhǔn)確程度。理論上加速度在時(shí)域上進(jìn)行兩次積分可以得到位移，但速度經(jīng)過(guò)兩次積分后想獲得速度，但積分的結(jié)果卻與現(xiàn)實(shí)有很大的偏差（如圖1）。經(jīng)分析并請(qǐng)教高手后個(gè)人認(rèn)為1、測(cè)試獲得的加速度中存在很多成分，在進(jìn)行積分前必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，否則積分的結(jié)果肯定會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題；2、無(wú)論是硬件積分還是軟件積分均存在低頻放大高頻截止的特性。在用加速

2、度進(jìn)行二次積分得到位移的過(guò)程中因3、如果真的可以用加速度進(jìn)行積分可以獲得速度和加速度的話，那廠家也就不需要再花昂貴的代價(jià)去生產(chǎn)速度及從現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)，比如加速度信號(hào)，實(shí)質(zhì)上是連續(xù)信號(hào)，是不定積分的范疇。而目前很多積分算法，都是定積信號(hào)中的低頻，是很難積分的，因?yàn)榉e分一下，就要出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)頻，還是在分母上，頻率很低時(shí)，其倒數(shù)接近無(wú)那就要涉及濾波器的設(shè)計(jì)了，選擇什么樣的濾波器，把那些頻率濾掉，是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題，只要有濾波，就預(yù)值的大小，如果再濾波濾的不太合理的話，那誤差就更大，失去了積分的意義了！積分低頻問(wèn)題有兩種，一種是所謂的零位，這一般是由儀器或傳感器產(chǎn)生的，真實(shí)振動(dòng)不會(huì)有直流成分，所以積分這

3、個(gè)也不是振動(dòng)信號(hào)，主要是由傳感器或儀器的溫漂或零漂引起的，用一般方法很難去掉，當(dāng)然也不是完全沒(méi)辦以最快捷有效的方法還是高通濾波，設(shè)計(jì)盡可能好的濾波器，截止頻率盡可能低以減少能量損失，衰減盡可能陡相位或線性相位濾波了。至于頻域積分，主要是丟失了相位信息，其實(shí)對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械信號(hào)來(lái)說(shuō)，兩者差別并不是第二，頻域積分。頻域積分據(jù)說(shuō)相對(duì)穩(wěn)定一些，不過(guò)存在相位誤差的問(wèn)題。圖1:某加速度傳感器采集到得數(shù)據(jù)及經(jīng)過(guò)1次積分和2次積分無(wú)*位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器的區(qū)別*1,按頻率范圍分，可以分為低頻振動(dòng)：f<10Hz中頻振動(dòng)：f=101000Hz高頻振動(dòng)：f>1000Hz2,振動(dòng)位移具體地反映

4、了間隙的大小，振動(dòng)速度反映了能量的大小，振動(dòng)加速度反映了沖擊力的大小。也可以認(rèn)振動(dòng)強(qiáng)度與速度成正比；在高頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與加速度成正比。正是由于上述原因，在工廠的實(shí)際應(yīng)用中，表示，用裝在軸承上的非接觸式電渦流位移傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子軸頸的振動(dòng)；大機(jī)組軸承箱及缸體、中小型機(jī)泵的電式速度傳感器或壓電式加速度傳感器來(lái)測(cè)量；齒輪的振動(dòng)用振動(dòng)加速度的單峰值g表示，用加速度傳感器來(lái)測(cè)需要說(shuō)明的是，三種傳感器得到的時(shí)域波形的峰值位置是不同的，因?yàn)榉逯翟谌N傳感器中所表示的物理意義不就速度傳感器而言，其峰值反映了該點(diǎn)具有最大能量；就加速度傳感器而言，其峰值反映了該點(diǎn)具有最大的沖擊5.2振端號(hào)的積分和微分嫩在振動(dòng)

5、信號(hào)測(cè)試過(guò)程中，由于儀器設(shè)備魏試柳的限制，有的物理量往往需要通過(guò)對(duì)減到的其他物理量進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理才能得到。例如將加速度振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成速度或位移信號(hào)。常用的轉(zhuǎn)觸理方法有積分和微分。積分和微分可以在時(shí)域里實(shí)現(xiàn)，采用的是梯形求積的數(shù)值積分法和中心差分的收值微分法或其他直接積分和微分方法。積分和微分還可以在頻城里實(shí)現(xiàn)，基本原理是首先將需要積分或微分的信號(hào)作傅里葉變換，斷將變解果在族域里進(jìn)行積分或微分運(yùn)算，最后經(jīng)傅射逆變蒯到積分或微分后的時(shí)域信號(hào)。以下具體介紹積分和微分在頻城里的運(yùn)算方法。(5.2.1)根據(jù)傅里葉逆變換的公式，加速度信號(hào)在住-頻率的僖里葉分量可以表達(dá)為a(t)=A*式相。為加速度信號(hào)在頻率如的傅里葉分趴A為對(duì)應(yīng)a")的系數(shù)門(mén)為虛數(shù),即G初速度分期0時(shí)，對(duì)加速度信號(hào)分量的時(shí)間積分可以得出速度信號(hào)分端即v(t)=a(r)drJo'A.Aedr=VeM0)(1)(5.2.2)式中:v(D為速度信號(hào)在頻率w的傅里葉分量;V