振动测量传感器.ppt

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1、第二部分振动测量传感器振动传感器的分类按物理过程发电式电动式磁电式压电式电磁感应原理电参数电阻式电感式电容式压阻式按力学过程惯性式（质量-弹簧）无参照系接触式（跟随）有参照系非接触式（电涡流、激光、光电）振动传感器的分类按被测参数位移传感器速度传感器加速度传感器力传感器应变传感器扭振传感器扭矩传感器振动传感器的分类惯性式传感器工作原理力学模型如图所示。图中y1、y0、y01分别表示壳体绝对位移、质块的绝对位移和壳体与质块的相对位移。测试时，壳体和被测物体联接（用胶接或机械方法），当传感器外壳跟随振动物体振动时，其内部质量与外壳之间产生相对运动。适

2、当选取传感器的结构参数，所测结果将分别反映振动问题的位移、速度和加速度运动方程强迫振动解为其中惯性式传感器则惯性式传感器对的讨论表明质块和壳体的相对运动（输出）和基础的振动（输入）近乎相等，即表明质块在惯性座标中几乎处于静止状态作为加速度计的条件作为位移计的条件（应用于动圈式速度传感器的设计）1当时，即被测频率远高于传感器固有频率时2当时，即被测频率远低于传感器固有频率时阻尼对惯性位移计幅频特性的影响惯性式传感器惯性式传感器阻尼对惯性加速度传感器幅频特性的影响惯性式传感器阻尼对惯性传感器相频特性的影响电磁感应式速度传感器分类运动导体切割磁力线产生感

3、应电动式电动式速度传感器磁电式速度传感器导体不动，穿过导体的磁力线数发生变化，导体两端产生感应电动式电动式速度传感器--相对式速度传感器1—顶杆 2—弹簧片 3—磁钢 4—线圈 5—引出线 6—壳体用来测量振动系统中两部件之间的相对振动速度，壳体固定于一部件上，而顶杆与另一部件相连接。从而使传感器内部的线圈与磁钢产生相对运动，产生相应的电动势来。特点：1、可测量频率从零赫兹开始的相对振动量；2、使用频率上限由接触杆与被测物体表面的接触共振频率决定，或者由连杆和线圈骨架组成的轴向固有频率决定；3、输入与输出之间的相移基本为零；4、附加质量不大；5、对

4、被测物体有附加刚度。电动式速度传感器--相对式速度传感器使用应注意的问题电动式速度传感器--相对式速度传感器电动式速度传感器—惯性式速度传感器a单磁隙结构b双磁隙结构c动磁钢结构结构：支撑弹簧电动式速度传感器—惯性式速度传感器弹簧片除了提供弹性恢复力外，还对可动部件起导向作用。良好的弹簧片其刚度非线性应很小，弹簧片本身作为弹性体振动的频率要足够高，并且还应具有较强的抗侧向失稳能力。双磁隙结构与工作原理1—弹簧 2—壳体 3—阻尼环 4—磁钢 5—线圈 6—芯轴在测振时，传感器固定于被测系统，磁钢4与壳体2一起随被测系统的振动而振动，惯性质量由装在芯

5、轴6上的线圈5和阻尼环3组成，并在磁场中运动。弹簧片1径向刚度很大、轴向刚度很小，使惯性系统既得到可靠的径向支承，又保证有很低的轴向固有频率。阻尼环一方面可增加惯性系统质量，降低固有频率，另一方面在磁场中运动产生的阻尼力使振动系统具有合理的阻尼.电动式速度传感器--惯性式速度传感器力学模型与运动方程电动式速度传感器—惯性式速度传感器机械接收部分机电变换部分当时阻尼的实现1、扩展速度拾振器的工作频率下限，一般采用ξ=0.5-0.7的阻尼比，在幅值误差不超过5%的情况下，工作下限可扩展到2、有助于迅速衰减意外瞬态扰动所引起的瞬态振动。3、使传感器的相频

6、特性在工作频率范围内基本保持比例相移电动式速度传感器—惯性式速度传感器1、油阻尼2、电涡流阻尼3、电磁阻尼阻尼的作用惯性式速度传感器的特点1、测量的是绝对速度振动量；2、频率下限受固有频率限制，不能到零。频率上限受安装共振频率及线圈阻抗特性限制；3、全部质量都附加给被测物体；4、灵敏度高、信噪比强；5、输出阻抗小，且输出直接是电压量，可直接测量；6、横向灵敏度较小，频率范围较宽电动式速度传感器磁电式速度传感器结构振动物体变换过程物体与传感器的相对运动空气间隙变化穿过线圈的磁通量变化产生感应电动式输入与输出关系式磁电式速度传感器的特点1、非接触型，对

7、被测体无附加质量和刚度；2、灵敏度不等于常数，与间隙、振动物体的大小、材料形状等有关，受测量物体表面电涡流影响；3、动态幅值不是线性，只有当被测物体位移远小于空气间隙时，它的幅值才基本上维持线性磁电式速度传感器压电式加速度传感器压电式加速度计的结构(a)中心安装压缩型  (b)环形剪切型  (c)三角剪切型在图中，S是弹簧，M是质块，B是基座，P是压电元件，R是夹持环。图a是中央安装压缩型，压电元件—质量块—弹簧系统装在圆形中心支柱上，支柱与基座连接。这种结构有高的共振频率。然而基座B与测试对象连接时，如果基座B有变形则将直接影响拾振器输出。此外，

8、测试对象和环境温度变化将影响压电元件，并使预紧力发生变化，易引起温度漂移。图b为环形剪切型，结构简单，能做成极小型、高共振