振动 冲击及噪声测试技术04_振动测量系统PPT

► 检测电路的关键是设计一条抛物线电路
i ke (t )
► 实际测量是用折线来逼近抛物线。现采用均方根
运算电路来实现。
7、用乘法器构成开方电路
► 用乘法器构成开 乘法器
平方运算电路： ► 电路为负反馈。
2 U i KU 0 0 R1 R2
R2 Uo Ui R1 K
采用乘法器构成的均方根电路
C1 U3 KUI Uin U1 R1 A + R3 UA +
R2
+
U2
+
Uout
1 1 U U2 U3, 2 2
2 U 3 KU Out ,
1 2 U2 KU in dt R1 C1 1 2 KU dt in R1C1
U Out
8、峰值检测器
► 基本原理：利用二极管单向导电特性，使电容充电
UO
截止频率
ω0
1 R1 R2C1C2
C2 Ra
Rb
5、二阶高通滤波器
正反馈双二次电路：
R1 Ui + C1 C2 R2 Ra A +
UO
截止频率 1 ω0 R1 R2C1C2
Rb
6、有效值检测电路
► 均方根值：
xRMS
1 T 2 x (t )dt T 0
2
U RMS
1 T 2 e (t )dt T 0
第四讲 振动测量系统
系统：由若干相关单元组成的具有一定 功能的有机整体 测量系统：整个测量装置的总合 同一参量的测量系统不是唯一的
振动测量系统的组成
► 组成：传感器，微积分网络、放大器，有效值、峰
值检测、滤波器、FFT分析仪、频谱分析仪、时-频 分析仪和电平记录仪等
模拟量测量系统 三种类型数字量测量系统 混合量测量系统
4、有源微分电路
► 特点：频率范围宽，误差小
du i u o RC dt 1 0 K 0 RC 1 r 2 K 0 RCf
If
Rf
Ii ui
C K0 + + R2 uO
二、测试系统中的放大器
► 振动测量系统中的放大器主要有三种：
(1) 前置电压放大器 (2) 电荷放大器 (2) 功率放大器 其中，电荷放大器最为常用，性能较好。
1、RC微分电路
► 输出电压与输入电压的微分
成比例 ► RC 电路有多种用途，视RC值 和信号特性而定
RC耦合电路 RC滤波电路 RC微积分电路 RC分压电路
dei eo RC dt
C
I R
ei
eo
2、RC积分电路
► 输出电压与输入电压
的积分成比例 ► 要求：RC>>T ► 以满足在积分时间内 电容能直线放电
1、运算放大器（1）
反相比例放大器为深度电压负反馈直流放大器 ► 特点：共模输入电压为零（抗干扰能力强）、带负载能 力强，但输入电阻小 ► 增益 Rf 虚地点 K0 Rf R1 R1 ► 输出
►
U o K 0U i
Ui
R2
K0 + + UO
运算放大器（2）
► 也是一个具有高放大倍数并带有深度电压负反
U+ Rx
I5
A + +
B
I6
Rห้องสมุดไป่ตู้
Rf Ue
3、电荷放大器
Cf A
Q
cE
RE
CC
RC
CI
RI
U OUT
Q 输出：eo 1 jω C C C ( 1 K _C ) C f E C I 0 f RI

K 0 jωω

4、二阶低通滤波器
正反馈双二次电路：
Ui R1 R2 + A + C1
► 合理的组建和正确的使用测量系统才能达到预期效
果
一、测量系统中的微、积分网络
►
►
振动加速度、速度和位移三者之间为微积分关系 通过微、积分网络，可以将 x、v、a 三个量中任一测量值 转换为另外两个参量，以满足分析的需要
例：若测量值为加速度，则：
直接输出 加速度 加速度 通过一次积分网络 速度 通过二次积分网络 位移
1 eo ei d t RC
R
ei
I
C
eo
RC积分电路的积分特性也不是固定的，由RC 和T的值决定
3、有源积分电路
► 特点：频率范围宽，误差小
1 uo ui dt uC 0 RC 1 0 K 0 RC 1 r 2 K 0 RCf
Ic C
Ii ui
R1 K0 + + R2 uO
保持信号的峰值 ► 主要由四部分组成 （１）直线检波器：判别信号的极性，将信号正、负 峰分开，两个二极管加运放。 （２）反相器：使正、负峰变为同一极性的峰值，同 为正或同为负。 （３）相加器：将未反相的峰和反相后峰相加。 （４）峰值保持器：检测峰值和保持峰值。
馈的直流放大器 ► 特点：输入电阻大、输出电阻小，但共模电压 等于输入电压 Rf ► 增益 此处不是虚地
K0 1
► 输出
Rf R1
R1 K0 + + Ui UO
U o K 0U i
R2
2、电桥放大器
► 电源接地的电桥放大器，与应变式加速度传感器配
套，测低频振动
I2 R A I3 R URf