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如何正確選擇加速度傳感器
如何正確選擇加速度傳感器
加速度計因其頻響寬、動態(tài)范圍大、可靠性高、使用方便，受到廣泛應(yīng)用。用戶作通用振動、沖擊測量時，主要關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)為：靈敏度、頻率范圍，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場環(huán)境和與后續(xù)儀器配置等。
1、靈敏度的選擇
揚(yáng)州晶明的產(chǎn)品介紹給出了參考量程范圍，目的是讓用戶在眾多不同靈敏度的加速度計中能方便地選出合適的產(chǎn)品，最小加速度測量值也稱最小分辨率，考慮到后級放大電路噪聲問題，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離最小可用值，以確保最佳信噪比。最大測量極限要考慮加速度計自身的非線性影響和后續(xù)儀器的最大輸出電壓，估算方法：最大被測加速度×傳感器的電荷/電壓靈敏度，以上數(shù)值是否超過配套儀器的最大輸入電荷/電壓值，建議如已知被測加速度范圍可在傳感器指標(biāo)中的“參考量程范圍”中選擇(兼顧頻響、重量)，同時，在頻響、重量允許的情況下，靈敏度可考慮高些，以提高后續(xù)儀器輸入信號，提高信噪比。
在兼顧頻響、重量的同時，可參照以下范圍選擇傳感器靈敏度：土木工程原型和超大型機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動在0.1g～10g左右，可選3000pC/g～300pC/g的加速度計，機(jī)械設(shè)備的振動在10g～100g左右，可選擇20pC/g～200pC/g的加速度計，沖擊可選0.1pC/g～20pC/g左右的加速度計。
2、頻率選擇
生產(chǎn)廠給出的頻響曲線是用螺釘安裝的，一般將曲線分成二段：諧振頻率和使用頻率。使用頻率的給值是按靈敏度偏差給出，有±10%、±5%、±3dB。諧振頻率一般是避開不用，但也有特例，如軸承故障檢測。
選擇加速度計的頻率應(yīng)高于被測物的振動頻率，有倍頻分析要求的加速度計頻響應(yīng)更高。土木工程是低頻，加速度計可選擇0.2Hz～1kHz左右，機(jī)械設(shè)備一般是中頻段，可根據(jù)設(shè)備轉(zhuǎn)速、設(shè)備剛度等因素綜合估計頻率，選擇0.5Hz～5kHz的加速度計。沖擊測量高頻居多。
加速度計的安裝方式不同也會改變使用頻響(對振動值影響不大)，安裝面要平整、光潔，安裝選擇應(yīng)根據(jù)方便、安全的原則。這里給出同一只KD1005加速度計不同安裝方式的使用頻率：螺釘5kHz，環(huán)氧或“502”4kHz，磁吸盤1.5kHz，雙面膠0.5kHz，由此可見，安裝方式對測試頻響影響很大，應(yīng)注意選擇。
加速度計的重量、靈敏度與使用頻率成反比，靈敏度高，重量大，使用頻率低，這也是選擇的技巧。
3、內(nèi)部結(jié)構(gòu)
內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指敏感材料晶體片感受振動的方式及安裝形式，有壓縮和剪切兩大類，常見的有中心壓縮、平面剪切、三角剪切、環(huán)型剪切。中心壓縮頻響高于剪切型，剪切型的環(huán)境適應(yīng)性好于中心壓縮型。如配用積分型電荷放大器測量速度、位移時，最好選用剪切型產(chǎn)品，這樣所得信號波動小，穩(wěn)定性好。
4、內(nèi)置電路
內(nèi)置的概念是將電荷/電壓轉(zhuǎn)換放大電路置于加速度計內(nèi)，成為具有電壓輸出功能的傳感元件。它可分雙電源(四線)及單電源(二線并帶偏置的稱ICP)兩種，下面所指內(nèi)裝電路專指ICP型。
目前，內(nèi)置電路傳感器在國內(nèi)使用較多的方面是用于機(jī)械故障、樁基檢測，不少在線監(jiān)測項(xiàng)目上也在使用該類產(chǎn)品。
ICP傳感器的芯線作供電并又是信號輸出通道。內(nèi)置電路傳感器靈敏度的選型計算：
加速度計因其頻響寬、動態(tài)范圍大、可靠性高、使用方便，受到廣泛應(yīng)用。用戶作通用振動、沖擊測量時，主要關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)為：靈敏度、頻率范圍，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場環(huán)境和與后續(xù)儀器配置等。
1、靈敏度的選擇
揚(yáng)州晶明的產(chǎn)品介紹給出了參考量程范圍，目的是讓用戶在眾多不同靈敏度的加速度計中能方便地選出合適的產(chǎn)品，最小加速度測量值也稱最小分辨率，考慮到后級放大電路噪聲問題，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離最小可用值，以確保最佳信噪比。最大測量極限要考慮加速度計自身的非線性影響和后續(xù)儀器的最大輸出電壓，估算方法：最大被測加速度×傳感器的電荷/電壓靈敏度，以上數(shù)值是否超過配套儀器的最大輸入電荷/電壓值，建議如已知被測加速度范圍可在傳感器指標(biāo)中的“參考量程范圍”中選擇(兼顧頻響、重量)，同時，在頻響、重量允許的情況下，靈敏度可考慮高些，以提高后續(xù)儀器輸入信號，提高信噪比。
在兼顧頻響、重量的同時，可參照以下范圍選擇傳感器靈敏度：土木工程原型和超大型機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動在0.1g～10g左右，可選3000pC/g～300pC/g的加速度計，機(jī)械設(shè)備的振動在10g～100g左右，可選擇20pC/g～200pC/g的加速度計，沖擊可選0.1pC/g～20pC/g左右的加速度計。
2、頻率選擇
生產(chǎn)廠給出的頻響曲線是用螺釘安裝的，一般將曲線分成二段：諧振頻率和使用頻率。使用頻率的給值是按靈敏度偏差給出，有±10%、±5%、±3dB。諧振頻率一般是避開不用，但也有特例，如軸承故障檢測。
選擇加速度計的頻率應(yīng)高于被測物的振動頻率，有倍頻分析要求的加速度計頻響應(yīng)更高。土木工程是低頻，加速度計可選擇0.2Hz～1kHz左右，機(jī)械設(shè)備一般是中頻段，可根據(jù)設(shè)備轉(zhuǎn)速、設(shè)備剛度等因素綜合估計頻率，選擇0.5Hz～5kHz的加速度計。沖擊測量高頻居多。
加速度計的安裝方式不同也會改變使用頻響(對振動值影響不大)，安裝面要平整、光潔，安裝選擇應(yīng)根據(jù)方便、安全的原則。這里給出同一只KD1005加速度計不同安裝方式的使用頻率：螺釘5kHz，環(huán)氧或“502”4kHz，磁吸盤1.5kHz，雙面膠0.5kHz，由此可見，安裝方式對測試頻響影響很大，應(yīng)注意選擇。
加速度計的重量、靈敏度與使用頻率成反比，靈敏度高，重量大，使用頻率低，這也是選擇的技巧。
3、內(nèi)部結(jié)構(gòu)
內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指敏感材料晶體片感受振動的方式及安裝形式，有壓縮和剪切兩大類，常見的有中心壓縮、平面剪切、三角剪切、環(huán)型剪切。中心壓縮頻響高于剪切型，剪切型的環(huán)境適應(yīng)性好于中心壓縮型。如配用積分型電荷放大器測量速度、位移時，最好選用剪切型產(chǎn)品，這樣所得信號波動小，穩(wěn)定性好。
4、內(nèi)置電路
內(nèi)置的概念是將電荷/電壓轉(zhuǎn)換放大電路置于加速度計內(nèi)，成為具有電壓輸出功能的傳感元件。它可分雙電源(四線)及單電源(二線并帶偏置的稱ICP)兩種，下面所指內(nèi)裝電路專指ICP型。
目前，內(nèi)置電路傳感器在國內(nèi)使用較多的方面是用于機(jī)械故障、樁基檢測，不少在線監(jiān)測項(xiàng)目上也在使用該類產(chǎn)品。
ICP傳感器的芯線作供電并又是信號輸出通道。內(nèi)置電路傳感器靈敏度的選型計算：
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