振动 冲击及噪声测试技术03_振动测量传感器PPT

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1 0 当 ω ωn 1 时(小质量) ，有： δ0 2 u ωn
二、电测传感器
电测传感器： 输入量是机械量，输出量是电量，是将机械量转 换成电量的传感器 分为两大类: (1) 发电式（振动量→电量） (2) 参数式（振动量→电参数→电量）

(1)发电式传感器

工作原理: 发电式传感器由永久磁体、磁路和运动线圈组成， 根据电磁感应定律，运动线圈将产Βιβλιοθήκη 感应电势与电压放大器配套使用

电压放大器输出受连接电缆影响，用于短距离测 量
U i YC Qa
C a Cc C p (Ca Cc )C p
Q
与电荷放大器配套

电荷放大器输出不受电缆影响，是最常用的一种 测量方法
Qa Uo Cf
三、加速度传感器对冲击测量的影响



目前尚没有冲击测量专用传感器 冲击测量多采用高频压电加速度传感器 冲击信号具有广阔频谱，从理论讲，其频率区 间是无限广阔的 用频率区间有限的加速度传感器去测量有广阔 频谱的冲击动动，会产生误差，这种误差主要 反在频率区间的低端和高端

(7)应变式加速度传感器
这是一种低频传感器，由弹性梁，质量块， 应变片及电桥等组成
梁固定端宽 b0 贴片处宽 bx 应变片
梁自由端宽
等强度弹性梁 b1 Fa 质量块M
h lx l0
(8)压电晶体式加速度传感器

振动中最常用的传感器，原理：压电效应 特点：灵敏度高，频率范围广，动态范围大，重 量轻，体积小
齿数 转速 Nn f 60 60 Hz
(5)电涡流位移传感器

原理：当导体置于交 变磁场或在磁场中运 动时导体上将产生感 应电流，此电流在导 体内闭合，称为涡流。 涡流的大小与导体电 阻率ρ、导磁率μ、 线圈与被测体之间的 距离d以及激励电流的 频率f等有关。
(6)电容式振动传感器
平板电容器的电容量，在忽略边缘效应时，有 A C , (pF) d 式中，A为两极板间的有效复盖面积；d 为间距； ε为介电常数 电容量与复盖面积、介电常数、极板间距有关， 改变复盖面积、介电常数或间距，都可以引起电 容量的相对变化，这是电容传感器的基本工作原 理。
第三讲 振动测量传感器
传感器：拾取和发送信号 三大类：机械式、惯性式 电测式 光学式 此外，还有电化型振动传感器(用于气体测量)
一、惯性式传感器

基本结构： 由质量-弹簧组成，设m、k 和 c分别为质量、刚度和 阻尼系数，u为振动体位移， δ为质量块与壳体间的相 对位移，则运动微分方程：
d2 d d2 m 2 δ c δ kδ m 2 u dt dt dt
横向效应及横向灵敏度



最大响应轴：垂直于测量平面 横向效应：实际上，测量轴总是与最大响应 轴偏离一个小的角度，因而在非测量方向 （横向）存在输出分量，这一现象称为横向 效应 横向灵敏度：横向输出分量与输入信号变化 量的比值 原因：制造公差、材质不均匀、传感器底面 不平度、安装不当等因素的影响
式中
ωn k m c0 2 km
固有频率 临界阻尼系数
ζ c c0 c 2 km


相对阻尼系数
2、惯性式加速度传感器

0 ω2u0 有 由加速度与位移的关系： u
δ0 1 2 2 0 ω u ω 2 2ζω 2 1 ω ω n n ω ω n
k m c + δ + u
振动物体
1、惯性式位移传感器
δ 0 u0 ω ω n
2 2
ω 2 2ζω2 1 ω ω n n
2ζω ωn θ arctg 2 ω 1 ωn
气隙 运动线圈 e 感应电势
永久磁铁
运动速度δ
(2)变间隙型电感传感器

变间隙型传感器由 线圈、铁芯、气隙 和衔铁组成，测量 时一般是将衔铁固 定在振动体上，气 隙δ随振动量而变 化，从而引起磁通 变化，在线圈输出 端产生感应电势
(3)差动式电感传感器

为了克服上一传感器的缺点，在应用中常采用 差动形式，利用两个铁芯和线圈改善动态特性， 差动式输出为
Δδ Δe 2kjω IZ δ0 非线性误差为
Δδ Δδ Δδ r δ δ δ 0 0 0
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(4)齿型传感器

由导磁体、齿圈等组成，用于扭转振动、角振动、 转速等测量，齿圈每转过一齿，气隙由小到大变 化一次，输出一个脉冲波，其频率为