振動噪聲測量傳感器

振動噪聲測量傳感器第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月一、振動測量傳感器基本原理振動測量傳感器是將機械振動能轉(zhuǎn)換為電能輸出的裝置(儀器)，又稱拾振器、換能器第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二、慣性式傳感器基本結(jié)構(gòu)： 由質(zhì)量-彈簧組成，設(shè)m、k和c分別為質(zhì)量、剛度和阻尼系數(shù)，u為振動體位移，δ為質(zhì)量塊與殼體間的相對位移，則運動微分方程：++振動物體kcmδu第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1、慣性式位移傳感器式中固有頻率臨界阻尼系數(shù)相對阻尼系數(shù)第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月位移傳感器幅頻和相頻特性當(dāng)頻比：ω/ωn>>1(被測頻率遠大于傳感器固有頻率)時，有：第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月２、慣性式加速度傳感器由加速度與位移的關(guān)系：有 當(dāng)時(小質(zhì)量)，有：第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月加速度傳感器幅頻和相頻特性工作區(qū)間第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電測傳感器電測傳感器： 輸入量是機械量，輸出量是電量，是將機械量轉(zhuǎn)換成電量的傳感器分為兩大類:(1)發(fā)電式（振動量→電量）(2)參數(shù)式（振動量→電參數(shù)→電量）第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)發(fā)電式傳感器工作原理:

發(fā)電式傳感器由永久磁體、磁路和運動線圈組成，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，運動線圈將產(chǎn)生感應(yīng)電勢e永久磁鐵氣隙運動線圈運動速度δ感應(yīng)電勢第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電測式速度傳感器發(fā)電式傳感器的輸出電勢：式中:B為磁通密度（gs）

L為磁場內(nèi)導(dǎo)線的有效長度（cm）

δ

為線圈運動速度（cm/s）電勢與速度成正比，故為速度傳感器第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月例：CD-1、CD-2型磁電式傳感器CD-1型(絕對式)

CD-2型(相對式)第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)變間隙型電感傳感器變間隙型傳感器由線圈、鐵芯、氣隙和銜鐵組成，測量時一般是將銜鐵固定在振動體上，氣隙δ隨振動量而變化，從而引起磁通變化，在線圈輸出端產(chǎn)生感應(yīng)電勢第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月輸出及線性誤差這是一種位移傳感器輸出電勢e與氣隙δ為非線性關(guān)系，當(dāng)Δδ<<δ0時 舍去非線性項后所產(chǎn)生的誤差如下第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)差動式電感傳感器

為了克服上一傳感器的缺點，在應(yīng)用中常采用差動形式，利用兩個鐵芯和線圈改善動態(tài)特性，差動式輸出為非線性誤差為第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月差動傳感器測軸振動差動傳感器測軸振動和軸心軌跡第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)齒型傳感器

由導(dǎo)磁體、齒圈等組成，用于扭轉(zhuǎn)振動、角振動、轉(zhuǎn)速等測量，齒圈每轉(zhuǎn)過一齒，氣隙由小到大變化一次，輸出一個脈沖波，其頻率為

第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)電渦流位移傳感器原理：當(dāng)導(dǎo)體置于交變磁場或在磁場中運動時導(dǎo)體上將產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合，稱為渦流。渦流的大小與導(dǎo)體電阻率ρ、導(dǎo)磁率μ、線圈與被測體之間的距離d以及激勵電流的頻率f等有關(guān)。第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電渦流位移傳感器第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電渦流位移傳感器應(yīng)用電渦流位移傳感器測量軸振動

第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月軸心軌跡和兩個傳感器的波形

第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(6)電容式振動傳感器平板電容器的電容量，在忽略邊緣效應(yīng)時，有式中，A為兩極板間的有效復(fù)蓋面積；d

為間距；

ε為介電常數(shù)電容量與復(fù)蓋面積、介電常數(shù)、極板間距有關(guān)，改變復(fù)蓋面積、介電常數(shù)或間距，都可以引起電容量的相對變化，這是電容傳感器的基本工作原理。第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電容加速度傳感器電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)如下第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電容加速度傳感器誤差電容加速度傳感器為差動式，其輸出為非線性誤差為第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(7)應(yīng)變式加速度傳感器b0貼片處寬

bxl0lxhFa應(yīng)變片

等強度彈性梁質(zhì)量塊Mb1梁固定端寬梁自由端寬這是一種低頻傳感器，由彈性梁，質(zhì)量塊，應(yīng)變片及電橋等組成第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理

質(zhì)量塊在加速度作用下，產(chǎn)生慣性力梁在慣性力的作用下發(fā)生變形 式中：Ｅ材料彈性模量梁的變形引起應(yīng)變片電阻變化，產(chǎn)生輸出信號，輸出信號大小與加速度成正比應(yīng)變式加速度傳感器有良好的低頻特性第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(8)壓電晶體式加速度傳感器振動中最常用的傳感器，原理：壓電效應(yīng)特點：靈敏度高，頻率范圍廣，動態(tài)范圍大，重 量輕，體積小第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月壓電元件產(chǎn)生的電荷運動方程與前面慣性式加速度傳感器相同壓電元件是在慣性力Fk作用下產(chǎn)生電荷其中：d12為壓電系數(shù)，δ為元件厚度兩種輸出方式：輸出電荷或電壓信號第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月測量電路并聯(lián)：輸出電荷串聯(lián)：輸出電壓壓電加速度傳感器的二次儀表有兩種： 電荷放大器與電壓放大器第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月壓電傳感器靈敏度例：6370型壓電加速度傳感器靈敏感度 電荷靈敏度： 電壓靈敏度：第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月橫向效應(yīng)及橫向靈敏度最大響應(yīng)軸：垂直于測量平面橫向效應(yīng)：實際上，測量軸總是與最大響應(yīng)軸偏離一個小的角度，因而在非測量方向（橫向）存在輸出分量，這一現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)橫向靈敏度：橫向輸出分量與輸入信號變化量的比值原因：制造公差、材質(zhì)不均勻、傳感器底面不平度、安裝不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊懙?1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月橫向效應(yīng)最大響應(yīng)軸測量軸

橫向軸１（無窮多個橫向軸）橫向軸２最小橫向靈敏度方向（紅點標(biāo)志）第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月相對靈敏度為增強直觀感和便于應(yīng)用，常采用對數(shù)形式的靈敏度，稱為相對靈敏度，單位為dB對數(shù)刻度HZf0第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月頻率對幅度的影響-諾莫圖加速度位移交越頻率第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月交越頻率對應(yīng)于既滿足最大許可測量位移又滿足最大許可測量加速度的頻率稱為交越頻率選擇測量參數(shù)（位移或加速度）的參考點計算方法： 若傳感器的位移量程為1.5mm

加速度量程為10g，則交越頻率為第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月與電壓放大器配套使用電壓放大器輸出受連接電纜影響，用于短距離測量第36頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月與電荷放大器配套電荷放大器輸出不受電纜影響，是最常用的一種測量方法第37頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月加速度傳感器對沖擊測量的影響

目前尚沒有沖擊測量專用傳感器沖擊測量多采用高頻壓電加速度傳感器沖