傳感器是振動(dòng)研究或測(cè)試的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一般測(cè)量參數(shù)包括加速度、速度和位移，其中經(jīng)常用到的是加速度。本次將重點(diǎn)分享加速度傳感器的選擇方法。
常用的振動(dòng)測(cè)量傳感器從工作原理上可分為：壓電式、壓阻式、電容式、電感式、光電式等；從應(yīng)用特點(diǎn)上可以分為：“直流響應(yīng)加速度傳感器”和“交流響應(yīng)加速度傳感器”兩大類。
選擇傳感器時(shí)首先需要考慮選用“直流響應(yīng)加速度傳感器”，還是選擇“交流響應(yīng)加速度傳感器”。
“交流響應(yīng)加速度傳感器”僅適合測(cè)量動(dòng)態(tài)事件，不能用來測(cè)試靜態(tài)的加速度，例比如重力加速度和離心加速度。常見的交流響應(yīng)加速度傳感器為“壓電加速度傳感器”，具有“電壓輸出型”和“電荷輸出型”兩種。壓電式加速度傳感器因?yàn)榫哂袦y(cè)量頻率范圍寬、量程大、體積小、重量輕、對(duì)被測(cè)件的影響小以及安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn)，所以成為常用的振動(dòng)測(cè)量傳感器。
“直流響應(yīng)加速度傳感器”，具有直流耦合輸出，能夠響應(yīng)低至0赫茲的加速度信號(hào)。因此直流響應(yīng)的加速度傳感器適合同時(shí)測(cè)試靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的加速度。對(duì)于需要測(cè)量靜態(tài)加速度或低頻加速度（<1Hz）的應(yīng)用，需要選擇“直流響應(yīng)加速度傳感器”。常見的直流響應(yīng)加速度傳感器有“應(yīng)變壓阻型”（詳見xx頁(yè)）、“電容型”等。
直流和交流響應(yīng)的加速度傳感器都可以測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)。當(dāng)僅需要測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，使用者可以各取所好。如果不喜歡處理直流響應(yīng)加速度傳感器的零點(diǎn)偏置，可選擇交流耦合、單端輸出的壓電加速度傳感器。如果不在乎處理零點(diǎn)偏置，習(xí)慣3線或4線接口，喜歡負(fù)載電阻自檢測(cè)試（shunt），和重力加速度自檢測(cè)試（2g翻轉(zhuǎn)）功能，可選擇直流響應(yīng)加速度傳感器。
選擇振動(dòng)傳感器的主要權(quán)衡因素是傳感器的重量、靈敏度、量程、頻率響應(yīng)范圍：
•傳感器的重量
傳感器作為被測(cè)物體的附加質(zhì)量，必然會(huì)影響其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果加速度傳感器的質(zhì)量接近于被測(cè)物體的動(dòng)態(tài)質(zhì)量，則被測(cè)物體的振動(dòng)就會(huì)受到影響而明顯減弱。對(duì)于有些被測(cè)構(gòu)件雖然作為一個(gè)整體質(zhì)量很大，但是在傳感器安裝的局部，例如一些薄壁結(jié)構(gòu)，傳感器的質(zhì)量已經(jīng)可以與結(jié)構(gòu)局部質(zhì)量相比擬，也將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的局部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受到影響。因此要求傳感器的質(zhì)量遠(yuǎn)小于被測(cè)物體傳感器安裝點(diǎn)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量。
•傳感器的靈敏度
靈敏度越高，在電路不放大的基礎(chǔ)上，質(zhì)量塊越大，機(jī)械增益越大，傳感器的輸出越大，系統(tǒng)的信噪比越高，抗干擾能力和分辨率也越強(qiáng)。靈敏度的選擇受到重量、頻率響應(yīng)和量程的制約，通常情況下，靈敏度越高，傳感器的重量越大，量程和諧振頻率也越低。一般來講，在滿足頻率響應(yīng)、重量和量程要求下，應(yīng)盡量選擇高靈敏度的傳感器，這樣可以降低信號(hào)調(diào)理器的增益，提高系統(tǒng)的信噪比。
•傳感器的量程范圍
加速度傳感器的測(cè)量量程范圍是指?jìng)鞲衅髟谝欢ǖ姆蔷€性誤差范圍內(nèi)所能測(cè)量的大測(cè)量值。通用型壓電加速度傳感器的非線性誤差大多為1%。
IEPE電壓輸出型壓電加速度傳感器的測(cè)量范圍是由在線性誤差范圍內(nèi)所允許的大輸出信號(hào)電壓所決定，大輸出電壓量值一般都為±5V，通過換算就可得到傳感器的大量程，即等于大輸出電壓與靈敏度的比值。
電荷輸出型測(cè)量范圍受傳感器機(jī)械剛度的制約，在同樣的條件下傳感敏感芯體受機(jī)械彈性區(qū)間非線性制約的大信號(hào)輸出要比IEPE型傳感器的量程大得多，其值大多需通過實(shí)驗(yàn)來確定。在大測(cè)量范圍選擇時(shí)，要考慮被測(cè)信號(hào)頻率組成以及傳感器本身的自振諧振頻率，避免傳感器的諧振分量產(chǎn)生。在量程上應(yīng)有足夠的安全空間以保證信號(hào)不產(chǎn)生失真。
•傳感器的測(cè)量頻率響應(yīng)范圍
傳感器的頻率響應(yīng)測(cè)量范圍是指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定的頻率響應(yīng)幅值誤差內(nèi)傳感器所能測(cè)量響應(yīng)的頻率范圍。截止頻率與誤差直接相關(guān)，所允許的誤差范圍大則其頻率范圍也就寬。傳感器的高頻響應(yīng)取決于傳感器的機(jī)械特性（(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、安裝形式和安裝質(zhì)量)），低頻響應(yīng)則由傳感器和后繼儀器的綜合電參數(shù)所決定。高頻截止頻率高的傳感器必然是體積小，重量輕，用于低頻測(cè)量的高靈敏度傳感器相對(duì)來說則一定體積大和重量重。
另外在實(shí)際應(yīng)用中還會(huì)遇到一些特殊問題，可以根據(jù)需要選擇專業(yè)的傳感器，如：樁基檢測(cè)傳感器、橋梁和鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)傳感器、座墊傳感器、防水密封型傳感器、本安型傳感器等。
如您有相關(guān)疑問，請(qǐng)與我們聯(lián)系。
北京康泰電子有限公司
工廠地址：北京市海淀區(qū)清華東路17號(hào)
版權(quán)所有 北京康泰電子有限公司 All rights reserved.
備案號(hào)：京ICP備05042496號(hào)-2 總訪問量：285814 站點(diǎn)地圖 技術(shù)支持：化工儀器網(wǎng) 管理登陸
