振動測試-傳感器部分

第四節(jié)測振傳感器分類：接觸式和非接觸式接觸式：按殼體的固定方式分為相對式：殼體固定在基礎上，測桿和被測對象相聯(lián)，敏感被測對象相對于基座的振動；絕對式：殼體固定在被測對象上，彈簧支撐一個慣性體感受振動，又稱為慣性式測振傳感器；振動測試：對振動位移、振動速度、振動加速度這些振動量的檢測，它們反映了振動的強弱程度。4.1慣性式測振傳感器的力學模型和特性分析（絕對式）（一）力學模型和運動方程式（二）慣性式位移傳感器的響應條件慣性式位移傳感器的輸出位移zm反映被測振動的位移量xm。位移傳感器的上限測量頻率在理論上是無限的，但實際上受具體儀器結構和元器件特性、后繼放大電路頻響等條件的限制，不能太高。下限測量頻率則受彈性元件的強度和質量塊尺寸、重量等因素的限制，使

n不能太小。因此位移傳感器的頻率范圍是有限的。

（三）慣性式加速度傳感器的響應條件慣性式加速度傳感器的質量塊相對位移Zm與被測振動的加速度成正比，因而可用質量塊的位移來反映被測振動的加速度大小。加速度傳感器幅頻特性的表達式:1.

慣性式加速度傳感器的最大優(yōu)點是它具有零頻率持性,理論下限測量頻率為零，實際下限測量頻率極低。為使

n遠大于被測振動頻率，加速度傳感器的尺寸、質量可做得很小（小于1g），從而對被測對象的附加影響也小。3.

傳感器的影響：固定在被測對象上的慣性式傳感器將作為附加質量使整個系統(tǒng)的振動特性發(fā)生變化。4.2壓電式加速度傳感器當殼體連同基座和被測對象一起運動時，慣性質量塊相對于殼體或基座產生位移，由此位移產生的彈性力加于壓電元件上，在壓電元件的兩個端面上就產生了極性相反的電荷。屬于慣性式傳感器

其中k1為彈簧剛度，k2為壓電元件的剛度；其中ms為慣性質量，mb為殼體或其座的質量。

K為等效剛度，M為折算質量。壓電式傳感器通常不用阻尼元件，且其元件的內部阻尼也很?。?lt;0.02），系統(tǒng)可視為無阻尼系統(tǒng)。4.2壓電式加速度傳感器壓電元件表面產生的電荷Q為作用在壓電元件上的力F為:4.2壓電式加速度傳感器壓電式加速度計的等效電路壓電元件本身可以等效為電容，因此，加速度計既可以看作一個電壓源，也可以看作一個電荷源。4.2壓電式加速度傳感器考慮到實際使用的測量電路，等效電路為Ca加速度計電容，Cc電纜分布電容，Ci放大器輸入電容4.2壓電式加速度傳感器測量電路

壓電傳感器的測量系統(tǒng)前置放大器的作用：一是放大壓電元件的微弱信號；二是高阻抗輸入變?yōu)榈妥杩馆敵?。前置放大器的類型?/p>

電壓放大器電荷放大器4.2壓電式加速度傳感器≈電壓放大器輸出電壓與電容C=Ca+Ci+Cc密切相關，連接電纜的長度與形狀變化，會給測量帶來不穩(wěn)定因素，影響傳感器的靈敏度。因此，現在通常采用性能穩(wěn)定的電荷放大器。4.2壓電式加速度傳感器２.電荷放大器電荷放大器的輸出電壓與輸入電荷成正比，它是一個具有深度電容負反饋的高輸入阻抗的高增益運算放大器。

4.2壓電式加速度傳感器KCf>>(C+Cf)K為放大器的開環(huán)放大倍數靈敏度：質量塊質量越大，靈敏度越高；頻率響應范圍：傳感器的固有頻率越高，則其可測頻率范圍越寬，目前可測的最低頻率達0.1Hz。壓電式加速度計常用的安裝方法：安裝狀態(tài)直接影響可測的頻率范圍。一般用粘結法固定的可測頻率不超過5kHz。手持探針法只能用于1Hz以下的近似測量。壓電式加速度傳感器的主要特性4.2壓電式加速度傳感器用螺栓固定是最好的方法，尤其適用于測沖擊波及高頻振動。

4.2壓電式加速度傳感器壓電式阻抗頭的結構和安裝安裝表面激振平臺4.2壓電式加速度傳感器4.3磁電式速度傳感器磁電式傳感器是利用電磁感應原理，將輸入運動速度變換成感應電勢輸出的傳感器。

對恒磁通磁電式傳感器而言，工作氣隙中的磁通恒定，感應電勢是由于永久磁鐵與線圈之間有相對運動——線圈切割磁力線而產生。這類結構有兩種：

（a）動圈式；（b）動鐵式

常用的是動圈式。1—彈簧

2—殼體

3—阻尼環(huán)

4—磁鋼

5—線圈

6—芯軸要盡量降低ωn，采用薄片式彈性元件，并配以阻尼環(huán)3加大阻尼，使阻尼比達0.6-0.7，以增加低頻段的測量范圍。屬于的受迫振動磁電式絕對速度傳感器4.3磁電式速度傳感器1—頂桿

2—彈簧片

3—磁鋼

4—線圈

5—引出線

6—殼體磁電式相對速度傳感器測量振動系統(tǒng)中兩部件之間的相對振動速度；殼體固定于一部件上，而頂桿與另一部件相連接，使傳感器內部線圈與磁鋼產生相對運動，發(fā)出相應的電動勢。4.3磁電式速度傳感器靈敏度：頻率范圍：下限：10-15Hz，上限：1000Hz非線性度：速度越大，失真越嚴重溫度誤差：溫度變化引起B(yǎng)、L、R都會變化，使靈敏度下降。4.3磁電式速度傳感器性能指標：4.4電渦流測振傳感器4.5激光測振儀當光程差每變化半個光波波長時，明暗條紋變化一次。設一個振動周期內，計得干涉條紋變化數為N，則：邁克爾遜干涉儀第五節(jié)振動測量系統(tǒng)5.1振動量的測量

振動量：通常指反映振動的強弱程度的量，亦即指振動位移，振動速度和振動加速度的大小。這三者之間存在著確定的微分或積分關系。究竟測量哪個振動量是振動測量中必須考慮的問題之一。加速度速度位移振動位移、振動速度和振動加速度三者的幅值之間的關系與頻率有關。在低頻振動場合，加速度的幅值不大，宜選用振動位移測量；在中頻振動場合，宜選擇振動速度測量，在高頻振動場合，加速度幅值較大，宜選擇加速度測量。第五節(jié)振動測量系統(tǒng)（1）正弦測量系統(tǒng)振動量測量通常有以下幾種系統(tǒng)：

正弦測量系統(tǒng)圖

正弦測量系統(tǒng)適用于按簡諧振動規(guī)律的系統(tǒng)。應用正弦測量系統(tǒng)，除了測量振幅外，有時還要求測量振幅對于激勵力的相位差，以及觀察振動波形的畸變情況。第五節(jié)振動測量系統(tǒng)（2）動態(tài)應變測量系統(tǒng)動態(tài)應變測量系統(tǒng)將電阻應變片貼在結構的測振點