一种有源超低频速度传感器样机的设计.pdf

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1、第25卷第8期传感技术学报Vo1．25No．82012年8月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSAug．2012AnActiveUltra-Low—FrequencySpeedSensorPrototypeDesignCHENGLina，CHIQinglei(1．InstituteofDisasterPreventiononScienceAndTechnology，YanjiaoHebei065201，China；2．InstituteofEngineeringMechanics，ChinaEarthquakeAdministration，

2、njiaoHebei065201，China)Abstract：Basedonmagneticvibrationsensors，wedesignedaultra—lowfrequencyspeedsensorbasedonactivefeedbackcontro1．Throughatheoreticalanalysisonthedesignedsensor，thesystemtransferfunctionandequipmentparameterexpressionwereobtained．Twoprototypeswereproducedandtested．Theexp

3、erimentalresultsprovedthatthroughreasonablefeedbackcontrol，naturalvibrationfrequencydropsfrom4Hzto0．02Hz，whichgreatlyimprovesthelow．frequencyresponseofthesensor．Meanwhile，someproblems，hopingtobesolvedinthefutureresearch，wereenumeratedtoo．Keywords：vibrationsensor；ultra—lowfrequency；servofee

4、dbackcontrol；sensorsEEACC：7320E；7230doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2012．08．010一种有源超低频速度传感器样机的设计术程丽娜，匙庆磊(1．防灾科技学院，河北燕郊065201；2．中国地震局工程力学研究所，河北燕郊065201)摘要：以电磁式振动传感器为基础，设计了一种基于有源反馈控制的超低频速度传感器。对设计的传感器进行了理论分析，得到了系统的传递函数和各项参数的表达式。设计生产了两台样机，并对两台样机进行了测试，测试结果表明通过合理的反馈控制．传感器的白振频率由4Hz降至0．02Hz，大大改善了传感器的

5、低频特性。关键词：振动传感器；超低频；伺服反馈控制；拾振器中图分类号：TH212文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)08—1069—04振动是一种常见的物理现象．各种工程结构无时信号低频部分的加速度量级很小，往往淹没于高频加无刻不在振动，只是振动频率和振动幅值不同。大部速度信号或仪器的固有噪声之中，用加速度计测量低分的振动都是有害的，近年来随着经济和技术的发频尤其是超低频信号的实际效果往往并不理想l4J，工展．低频和超低频的振动问题也越来越受到重视，一程实际当中更多的是测量其速度和位移l5J。些工程结构的自振周期可以达到20S．而某些包含长用于低频速度和位

6、移测量的传感器大都以电磁持时瞬态振动信号的频率分量可到50s以上_lJ，尽式振动传感器为基础，利用无源或有源伺服反馈控管这类振动测量仍然为数较少．但是大都是一些重要制技术，无源伺服式振动传感器如891型、941B型、的工程结构2J，了解这些结构的振动状态是非常重要991型等6]．最低可测20s的振动信号。有源伺服的。为了研制满足这类超低频振动测量的要求的传反馈如闭环极点补偿式振动传感器．此外还有使用感器，进行相关的技术储备，本文通过理论分析，设计串联校正电路补偿等方法]。本文尝试采用有源了一种有源超低频传感器，生产了样机并进行了测闭环反馈方法实现改善传感器低频特性，拓宽传感

7、试，为进一步发展超低频振动测量仪器奠定了基础。器低频适用范围。1超低频振动测量2有源超低频传感器样机的设计振动测量的被测物理量一般为加速度、速度和位传感器的样机采用已有的电磁式传感器的机械移。一些加速度传感器通频带的低频下限可到零，机构，这样可降低成本并大大加快设计进度。在不理论上可完成低频和超低频的加速度测量．但是振动加反馈的条件下，传感器的机械自振频率为4Hz左项目来源：中央高校基本科研业务费专项资金项目(ZY20120208)；中国地震局教师科研基金项目(20120107)收稿日期：2012—04—18修改日