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METRIX振動(dòng)傳感器ST5484E121020000特征原理

更新時(shí)間:2022-09-26      點(diǎn)擊次數(shù):525

METRIX振動(dòng)傳感器ST5484E121020000特征原理

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1 振動(dòng)參數(shù)分類(lèi)及特性

振動(dòng)傳感器是由彈簧、阻尼器及慣性質(zhì)量塊組成的單自由振蕩系統(tǒng)。利用質(zhì)量塊的慣性在慣性空間建立坐標(biāo),測(cè)定相對(duì)大地或慣性空間的振動(dòng)加速度。它通過(guò)其中的換能元件,將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為便于傳遞、變換、處理和儲(chǔ)存的電信號(hào)。

振動(dòng)傳感器形式有很多種

1.1 壓電式振動(dòng)傳感器的測(cè)試原理

壓電式振動(dòng)傳感器是試驗(yàn)機(jī)振動(dòng)測(cè)試常用的傳感器之一。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)提出了振動(dòng)加速度測(cè)量傳感器改裝要求,但是往往因?yàn)閷?duì)其中的概念理解不透,造成一些不合理的安裝方式,在一定程度上影響了測(cè)試精度。

要正確理解和貫徹標(biāo)準(zhǔn)要求,必須了解有關(guān)背景知識(shí),如傳感器的測(cè)試原理、構(gòu)造和基本特性等方面。

一些介質(zhì)在沿一定方向上施加機(jī)械壓力而產(chǎn)生變形時(shí),其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)其表面產(chǎn)生電荷,當(dāng)外力去掉以后,材料內(nèi)部的電場(chǎng)和表面電荷也隨之消失,這種特性稱(chēng)為壓電效應(yīng)。邁確Metrix振動(dòng)傳感器是利用這一特性,把基體感受到的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能量輸出。

1.2 典型壓電式振動(dòng)傳感器的基本構(gòu)造

壓電式振動(dòng)傳感器的典型結(jié)構(gòu)

壓電晶體被壓緊在質(zhì)量塊和基體之間,當(dāng)加速度計(jì)感受振動(dòng)時(shí),質(zhì)量塊施加一個(gè)振動(dòng)力于壓電晶體上,壓電晶體中產(chǎn)生可變電勢(shì)。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì),可以保證在一定的頻率范圍內(nèi)輸入加速度與輸出電勢(shì)成比例。

1.3 壓電式振動(dòng)傳感器的特性

1.3.1 頻率響應(yīng)

Mm是壓在敏感元件上的質(zhì)量塊的質(zhì)量;Mb是加速度計(jì)基體及殼體的質(zhì)量;K是Mm與Mb間的系統(tǒng)的等效剛度。這一系統(tǒng)的自然頻率為:

fo=fm

式中fm為質(zhì)量Mm在彈簧K上的自然頻率。

根據(jù)振動(dòng)理論:fm= 。

假設(shè)加速度計(jì)剛性安裝在比它重的多的結(jié)構(gòu)上,此時(shí)Mm/Mb→0,fo→fm。從而得到加速度計(jì)的上限響應(yīng)頻率為fm。

邁確Metrix振動(dòng)傳感器能夠地檢測(cè)寬范圍的動(dòng)態(tài)加速度,因此可以用來(lái)測(cè)量瞬態(tài)沖擊過(guò)程外, 還可用來(lái)測(cè)量正弦振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)。但是,壓電式振動(dòng)傳感器不適用于穩(wěn)態(tài)測(cè)量的場(chǎng)合,例如地球引力、慣性制導(dǎo)或諸如發(fā)動(dòng)機(jī)加速度及制動(dòng)等緩慢變化的瞬態(tài)過(guò)程。

1.3.2 靈敏度

加速度計(jì)的靈敏度定義為電輸出與機(jī)械輸入之比。從傳感器結(jié)構(gòu)可知,靈敏度是有方向性的。由于傳感器的制造誤差,其最大靈敏度方向與幾何軸不一致,最大靈敏度矢量可分解成軸向靈敏度和橫向靈敏度兩部分。

真正代表壓電式振動(dòng)傳感器靈敏度的是電荷靈敏度,它不受傳感器內(nèi)部電容變化和電纜長(zhǎng)度變化的影響,只取決于壓電材料的壓電常數(shù),一般電荷靈敏度每年下降小于1%。

壓電式振動(dòng)傳感器實(shí)質(zhì)上是固態(tài)器件,它們非常堅(jiān)固和耐用,在誤用的情況下一般也不會(huì)引起損壞。在傳感器內(nèi)部,沒(méi)有調(diào)整部件,增加了邁確Metrix振動(dòng)傳感器的可靠性和可重復(fù)性,能夠用于極其惡劣的環(huán)境下。



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