振动噪声测量传感器

振动噪声测量传感器第一页，共三十九页，编辑于2023年，星期六一、振动测量传感器基本原理振动测量传感器是将机械振动能转换为电能输出的装置(仪器)，又称拾振器、换能器第二页，共三十九页，编辑于2023年，星期六二、惯性式传感器基本结构： 由质量-弹簧组成，设m、k和c分别为质量、刚度和阻尼系数，u为振动体位移，δ为质量块与壳体间的相对位移，则运动微分方程：++振动物体kcmδu第三页，共三十九页，编辑于2023年，星期六1、惯性式位移传感器式中固有频率临界阻尼系数相对阻尼系数第四页，共三十九页，编辑于2023年，星期六位移传感器幅频和相频特性当频比：ω/ωn>>1(被测频率远大于传感器固有频率)时，有：第五页，共三十九页，编辑于2023年，星期六２、惯性式加速度传感器由加速度与位移的关系：有 当时(小质量)，有：第六页，共三十九页，编辑于2023年，星期六加速度传感器幅频和相频特性工作区间第七页，共三十九页，编辑于2023年，星期六三、电测传感器电测传感器： 输入量是机械量，输出量是电量，是将机械量转换成电量的传感器分为两大类:(1)发电式（振动量→电量）(2)参数式（振动量→电参数→电量）第八页，共三十九页，编辑于2023年，星期六(1)发电式传感器工作原理:

发电式传感器由永久磁体、磁路和运动线圈组成，根据电磁感应定律，运动线圈将产生感应电势e永久磁铁气隙运动线圈运动速度δ感应电势第九页，共三十九页，编辑于2023年，星期六电测式速度传感器发电式传感器的输出电势：式中:B为磁通密度（gs）

L为磁场内导线的有效长度（cm）

δ

为线圈运动速度（cm/s）电势与速度成正比，故为速度传感器第十页，共三十九页，编辑于2023年，星期六例：CD-1、CD-2型磁电式传感器CD-1型(绝对式)

CD-2型(相对式)第十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期六第十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期六(2)变间隙型电感传感器变间隙型传感器由线圈、铁芯、气隙和衔铁组成，测量时一般是将衔铁固定在振动体上，气隙δ随振动量而变化，从而引起磁通变化，在线圈输出端产生感应电势第十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期六输出及线性误差这是一种位移传感器输出电势e与气隙δ为非线性关系，当Δδ<<δ0时 舍去非线性项后所产生的误差如下第十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期六(3)差动式电感传感器

为了克服上一传感器的缺点，在应用中常采用差动形式，利用两个铁芯和线圈改善动态特性，差动式输出为非线性误差为第十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期六差动传感器测轴振动差动传感器测轴振动和轴心轨迹第十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期六(4)齿型传感器

由导磁体、齿圈等组成，用于扭转振动、角振动、转速等测量，齿圈每转过一齿，气隙由小到大变化一次，输出一个脉冲波，其频率为

第十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期六(5)电涡流位移传感器原理：当导体置于交变磁场或在磁场中运动时导体上将产生感应电流，此电流在导体内闭合，称为涡流。涡流的大小与导体电阻率ρ、导磁率μ、线圈与被测体之间的距离d以及激励电流的频率f等有关。第十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期六电涡流位移传感器第十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期六电涡流位移传感器应用电涡流位移传感器测量轴振动

第二十页，共三十九页，编辑于2023年，星期六轴心轨迹和两个传感器的波形

第二十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期六(6)电容式振动传感器平板电容器的电容量，在忽略边缘效应时，有式中，A为两极板间的有效复盖面积；d

为间距；

ε为介电常数电容量与复盖面积、介电常数、极板间距有关，改变复盖面积、介电常数或间距，都可以引起电容量的相对变化，这是电容传感器的基本工作原理。第二十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期六电容加速度传感器电容加速度传感器结构如下第二十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期六电容加速度传感器误差电容加速度传感器为差动式，其输出为非线性误差为第二十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期六(7)应变式加速度传感器b0贴片处宽

bxl0lxhFa应变片

等强度弹性梁质量块Mb1梁固定端宽梁自由端宽这是一种低频传感器，由弹性梁，质量块，应变片及电桥等组成第二十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期六工作原理

质量块在加速度作用下，产生惯性力梁在惯性力的作用下发生变形 式中：Ｅ材料弹性模量梁的变形引起应变片电阻变化，产生输出信号，输出信号大小与加速度成正比应变式加速度传感器有良好的低频特性第二十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期六(8)压电晶体式加速度传感器振动中最常用的传感器，原理：压电效应特点：灵敏度高，频率范围广，动态范围大，重 量轻，体积小第二十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期六压电元件产生的电荷运动方程与前面惯性式加速度传感器相同压电元件是在惯性力Fk作用下产生电荷其中：d12为压电系数，δ为元件厚度两种输出方式：输出电荷或电压信号第二十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期六测量电路并联：输出电荷串联：输出电压压电加速度传感器的二次仪表有两种： 电荷放大器与电压放大器第二十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期六压电传感器灵敏度例：6370型压电加速度传感器灵敏感度 电荷灵敏度： 电压灵敏度：第三十页，共三十九页，编辑于2023年，星期六横向效应及横向灵敏度最大响应轴：垂直于测量平面横向效应：实际上，测量轴总是与最大响应轴偏离一个小的角度，因而在非测量方向（横向）存在输出分量，这一现象称为横向效应横向灵敏度：横向输出分量与输入信号变化量的比值原因：制造公差、材质不均匀、传感器底面不平度、安装不当等因素的影响第三十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期六横向效应最大响应轴测量轴

横向轴１（无穷多个横向轴）横向轴２最小横向灵敏度方向（红点标志）第三十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期六相对灵敏度为增强直观感和便于应用，常采用对数形式的灵敏度，称为相对灵敏度，单位为dB对数刻度HZf0第三十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期六频率对幅度的影响-诺莫图加速度位移交越频率第三十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期六交越频率对应于既满足最大许可测量位移又满足最大许可测量加速度的频率称为交越频率选择测量参数（位移或加速度）的参考点计算方法： 若传感器的位移量程为1.5mm

加速度量程为10g，则交越频率为第三十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期六与电压放大器配套使用电压放大器输出受连接电缆影响，用于短距离测量第三十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期六与电荷放大器配套电荷放大器输出不受电缆影响，是最常用的一种测量方法第三十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期六加速度传感器对冲击测量的影响

目前尚没有冲击测量专用传感器冲击测量多采用高频压电加速度传感器冲击