振動(dòng)噪聲測(cè)量傳感器第1頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、振動(dòng)測(cè)量傳感器基本原理振動(dòng)測(cè)量傳感器是將機(jī)械振動(dòng)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(dòng)體位移，δ為質(zhì)量塊與殼體間的相對(duì)位移，則運(yùn)動(dòng)微分方程：++振動(dòng)物體kcmδu第3頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(duì)阻尼系數(shù)第4頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(cè)頻率遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率)時(shí)，有：第5頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(shí)(小質(zhì)量)，有：第6頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、電測(cè)傳感器電測(cè)傳感器： 輸入量是機(jī)械量，輸出量是電量，是將機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電量的傳感器分為兩大類(lèi):(1)發(fā)電式（振動(dòng)量→電量）(2)參數(shù)式（振動(dòng)量→電參數(shù)→電量）第8頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(yùn)動(dòng)線圈組成，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，運(yùn)動(dòng)線圈將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e永久磁鐵氣隙運(yùn)動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)速度δ感應(yīng)電勢(shì)第9頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電測(cè)式速度傳感器發(fā)電式傳感器的輸出電勢(shì)：式中:B為磁通密度（gs）

L為磁場(chǎng)內(nèi)導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度（cm）

δ

為線圈運(yùn)動(dòng)速度（cm/s）電勢(shì)與速度成正比，故為速度傳感器第10頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(duì)式)

CD-2型(相對(duì)式)第11頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(cè)量時(shí)一般是將銜鐵固定在振動(dòng)體上，氣隙δ隨振動(dòng)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(shì)第13頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(shì)e與氣隙δ為非線性關(guān)系，當(dāng)Δδ<<δ0時(shí) 舍去非線性項(xiàng)后所產(chǎn)生的誤差如下第14頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)差動(dòng)式電感傳感器

為了克服上一傳感器的缺點(diǎn)，在應(yīng)用中常采用差動(dòng)形式，利用兩個(gè)鐵芯和線圈改善動(dòng)態(tài)特性，差動(dòng)式輸出為非線性誤差為第15頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月差動(dòng)傳感器測(cè)軸振動(dòng)差動(dòng)傳感器測(cè)軸振動(dòng)和軸心軌跡第16頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(dòng)、角振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等測(cè)量，齒圈每轉(zhuǎn)過(guò)一齒，氣隙由小到大變化一次，輸出一個(gè)脈沖波，其頻率為

第17頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(chǎng)或在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)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(cè)體之間的距離d以及激勵(lì)電流的頻率f等有關(guān)。第18頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電渦流位移傳感器第19頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(cè)量軸振動(dòng)

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

第21頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(6)電容式振動(dòng)傳感器平板電容器的電容量，在忽略邊緣效應(yīng)時(shí)，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(duì)變化，這是電容傳感器的基本工作原理。第22頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(yè)，課件共39頁(yè)，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(dòng)式，其輸出為非線性誤差為第24頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(qiáng)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(hào)，輸出信號(hào)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(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(8)壓電晶體式加速度傳感器振動(dòng)中最常用的傳感器，原理：壓電效應(yīng)特點(diǎn)：靈敏度高，頻率范圍廣，動(dòng)態(tài)范圍大，重 量輕，體積小第27頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓電元件產(chǎn)生的電荷運(yùn)動(dòng)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(hào)第28頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(yè)，課件共39頁(yè)，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(cè)量平面橫向效應(yīng)：實(shí)際上，測(cè)量軸總是與最大響應(yīng)軸偏離一個(gè)小的角度，因而在非測(cè)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(hào)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(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月橫向效應(yīng)最大響應(yīng)軸測(cè)量軸

橫向軸１（無(wú)窮多個(gè)橫向軸）橫向軸２最小橫向靈敏度方向（紅點(diǎn)標(biāo)志）第32頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)靈敏度為增強(qiáng)直觀感和便于應(yīng)用，常采用對(duì)數(shù)形式的靈敏度，稱為相對(duì)靈敏度，單位為dB對(duì)數(shù)刻度HZf0第33頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月頻率對(duì)幅度的影響-諾莫圖加速度位移交越頻率第34頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月交越頻率對(duì)應(yīng)于既滿足最大許可測(cè)量位移又滿足最大許可測(cè)量加速度的頻率稱為交越頻率選擇測(cè)量參數(shù)（位移或加速度）的參考點(diǎn)計(jì)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(cè)量第36頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(cè)量方法第37頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加速度傳感器對(duì)沖擊測(cè)量的影響

目前尚沒(méi)有沖擊測(cè)量專(zhuān)用傳感器沖擊測(cè)量多采用高頻壓電加速度傳感器沖