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1、传感器原理及工程应用设计（论文）压电传感器在动平衡测量系统中的设计与应用学生姓名：李梦娇学号：20094073231所在学院：信息技术学院专业：电气工程及其自动化（2）班中国·大庆2011年12月17摘要传感器是动平衡测量系统中的重要元件之一,是一种将不平衡量产生的振动信号不失真地转变成电信号的装置。利用压电式力传感器作为动平衡测量系统中的敏感元件来测量不平衡质量引起的振动。重点阐述了该压电式力传感器的结构设计、安装位置设计及振动信号检测中的关键问题。同时,详细分析了该传感器的信号调理电路特点。现场实验结果表明,设计的压电式力传感器在动
2、平衡测量中的性能良好。动平衡处理是旋转部件必须采取的工艺措施之一,以单片机为核心的动平衡测量系统将逐步取代常规动平衡仪。关键词：动平衡振动信号压电式力传感器调理电路测量系统单片机17ABSTRACTAsoneoftheimportantelementsinthedynamicbalancingmeasurementsystem,transduceristhedevicethatconvertsthevibrationsignalcausedbythemibalanceintoelectricalsignalwithoutdistorti
3、on.Thepiezoelectricpressuretransducerisappliedtodynamicbalancingmeasurementsystemformeasuringthevibrationcausedbymibalancedmass.Thestructuredesignandtheinstallationlocationofthepiezoelectricforcetransducerandthecriticalissuesinvibrationsignaldetectionareexpounded.Thechar
4、acteristicsofthesignalconditioningcircuitofthistransducerareanalyzedindetail.Theexperimentalresultsshowthattheperformanceofthepiezoelectricpressuretransduceroffersexcellentperformanceindynamicbalancingmeasurement.Thedynamicequilibrationmeasurementisoneofthemaintechnologi
5、calstepstobetakenforalltheswivelingparts.Theconventionaldynamicequilibrationmeasurementsystemisbeingreplacedbyanewonebasedonamonolithiccomputer.Keyword:dynamicbalancevibrationsignalPiezoelectricforcetransducerConditioningcircuitMeasurementsystemMonolithiccomputer17目录17前言
6、动平衡测量是将转子不平衡离心力产生的振动信号,通过传感器转换成电信号,经前置滤波、放大、A/D转换后,由信号处理得到转子不平衡量信息。其中,获取高质量的振动信号是保证高精度动平衡测量的首要环节。因此,作为测振系统重要部件之一的传感器,其选择至关重要。目前,国内外动平衡机中广泛采用压电加速度传感器作为敏感器件来测量不平衡质量引起的振动,由于这种传感器是测量振动的加速度值,而在位移幅值相同时,加速度值与信号的频率平方成正比。所以对于低频段的信号而言,加速度值可能会相当小,而对于高频段的信号,加速度值则可能会很大。例如:对于振动位移1mm、频
7、率1Hz的低频信号,其加速度值仅为0.04m/s2;而对振动位移0.1mm、频率10kHz的高频信号,其加速度值则可达4@105m/s2[1]。所以加速度传感器不适合测量高低两端频率的振动信号。由于本动平衡测量系统的平衡转速设计为220r/min,对应信号频率为3.67Hz的低频信号,设计中考虑采用压电式力传感器来测量周期性离心力经振动系统传递后的振动信号。这种传感器结构简单、制作方便、灵敏度高、频率特性好,尤其是其刚度和谐振频率较高,保证了振动力的无损失传递,特别适用于动态测量。针对本设计的新型动平衡测量系统,制作了一种压电式压力传感
8、器。重点讨论了传感器的结构设计、安装位置和传感器信号调理电路的设计,并进行了现场实验。常规动平衡仪以分立元件为核心、微安表指示,或者采用光点瓦特计。近几年来,以单片机为核心的智能式测量系统正逐步取代微安表、
