在高度發(fā)展的�(xiàn)代工�(yè)中,�(xiàn)代測試技�(shù)向數(shù)字化、信息化方向�(fā)展已成必然發(fā)展趨�,而測試系�(tǒng)的最前端�傳感�,它是整個測試系�(tǒng)的靈�,被世界各國列為尖端技�(shù),特別是近幾年快速發(fā)展的IC技�(shù)和計算機技�(shù),為傳感器的�(fā)展提供了良好與可靠的科學(xué)技�(shù)基礎(chǔ)。使傳感器的�(fā)展日新月�,且�(shù)字化、多功能與智能化是現(xiàn)代傳感器�(fā)展的重要特征�
在工程振動測試領(lǐng)域中,測試手段與方法多種多樣,但是按各種參數(shù)的測量方法及測量過程的物理性質(zhì)來分,可以分成三類�
機械�
將工程振動的參量�(zhuǎn)換成機械信號,再�(jīng)機械系統(tǒng)放大�,進行測量、記錄,常用的儀器有杠桿式測振儀和蓋格爾測振儀,它能測量的頻率較低,精度也較差。但在現(xiàn)場測試時較為簡單方便�
光學(xué)�
將工程振動的參量�(zhuǎn)換為光學(xué)信號,經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)放大后顯示和記錄。如讀�(shù)顯微鏡和激光測振儀��
電測將工程振動的參量�(zhuǎn)換成電信�,經(jīng)電子線路放大后顯示和記錄。電測法的要點在于先將機械振動量�(zhuǎn)換為電量(電動�、電荷、及其它電量),然后再對電量進行測量,從而得到所要測量的機械�。這是目前�(yīng)用得最廣泛的測量方��
上述三種測量方法的物理性質(zhì)雖然各不相同,但�,組成的測量系統(tǒng)基本相同,它們都包含拾振、測量放大線路和顯示記錄三個環(huán)節(jié)�
1、拾振環(huán)節(jié)。把被測的機械振動量�(zhuǎn)換為機械的、光�(xué)的或電的信號,完成這項�(zhuǎn)換工作的器件叫傳感器�
2、測量線�。測量線路的種類甚多,它們都是針對各種傳感器的變換原理而設(shè)計的。比如,專配壓電式傳感器的測量線路有電壓放大�、電荷放大器�;此外,還有積分線�、微分線路、濾波線�、歸一化裝置等��
3、信號分析及顯示、記錄環(huán)節(jié)。從測量線路輸出的電壓信�,可按測量的要求輸入給信號分析儀或輸送給顯示儀�(如電子電壓表、示波器、相位計�)、記錄設(shè)�(如光線示波器、磁帶記錄儀、X—Y 記錄儀�)�。也可在必要時記錄在磁帶�,然后再輸入到信號分析儀進行各種分析處理,從而得到最終結(jié)��
振動傳感器在測試技�(shù)中是�(guān)鍵部件之一,它的作用主要是將機械量接收下來,并�(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機電轉(zhuǎn)換裝置。所以我們有時也稱它為換能器、拾振器��
振動傳感器并不是直接將原始要測的機械量轉(zhuǎn)�?yōu)殡娏?,而是將原始要測的機械量做為振動傳感器的輸入量,然后由機械接收部分加以接收,形成另一個適合于變換的機械量,最后由機電變換部分再將變換為電�。因此一個傳感器的工作性能是由機械接收部分和機電變換部分的工作性能來決定的�
1、相對式機械接收原理
由于機械運動是物�(zhì)運動的最簡單的形�,因此人們最先想到的是用機械方法測量振動,從而制造出了機械式測振儀(如蓋格爾測振儀�)。傳感器的機械接收原理就是建立在此基�(chǔ)上的。相對式測振儀的工作接收原理是在測量時,把儀器固定在不動的支架上,使觸桿與被測物體的振動方向一�,并借彈簧的彈性力與被測物體表面相接觸,當(dāng)物體振動�,觸桿就跟隨它一起運�,并推動記錄筆桿在移動的紙帶上描繪出振動物體的位移隨時間的變化曲�,根�(jù)這個記錄曲線可以計算出位移的大小及頻率等參�(shù)�
由此可知,相對式機械接收部分所測得的結(jié)果是被測物體相對于參考體的相對振動,只有�(dāng)參考體絕對不動�,才能測得被測物體的絕對振動。這樣,就�(fā)生一個問�,當(dāng)需要測的是絕對振動,但又找不到不動的參考點時,這類儀器就無用武之�。例如:在行駛的�(nèi)燃機車上測試�(nèi)燃機車的振動,在地震時測量地面及樓房的振動…�,都不存在一個不動的參考點。在這種情況�,我們必須用另一種測量方式的測振儀進行測量,即利用慣性式測振儀�
2、慣性式機械接收原理
慣性式機械測振儀測振�,是將測振儀直接固定在被測振動物體的測點�,當(dāng)傳感器外殼隨被測振動物體運動時,由彈性支承的慣性質(zhì)量塊將與外殼�(fā)生相對運�,則裝在�(zhì)量塊上的記錄筆就可記錄下�(zhì)量元件與外殼的相對振動位移幅�,然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對振動位移的關(guān)系式,即可求出被測物體的絕對振動位移波形�
相對�
電動式傳感器基于電磁感應(yīng)原理,即�(dāng)運動的導(dǎo)體在固定的磁場里切割磁力線時,導(dǎo)體兩端就感生出電動勢,因此利用這一原理而生�(chǎn)的傳感器稱為電動式傳感器�
相對式電動傳感器從機械接收原理來�,是一個位移傳感器,由于在機電變換原理中應(yīng)用的是電磁感�(yīng)定律,其�(chǎn)生的電動勢同被測振動速度成正�,所以它實際上是一個速度傳感器�
電渦流式
電渦流傳感器是一種相對式非接觸式傳感�,它是通過傳感器端部與被測物體之間的距離變化來測量物體的振動位移或幅值的。電渦流傳感器具有頻率范圍寬(0�10 kHZ),線性工作范圍大、靈敏度高以及非接觸式測量等�(yōu)�,主要應(yīng)用于靜位移的測量、振動位移的測量、旋�(zhuǎn)機械中監(jiān)測轉(zhuǎn)軸的振動測量�
電感�
依據(jù)傳感器的相對式機械接收原�,電感式傳感器能把被測的機械振動參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成為電參量信號的變化。因�,電感傳感器有二種形式,一是可變間�,二是可變導(dǎo)磁面��
電容�
電容式傳感器一般分為兩種類�。即可變間隙式和可變公共面積�??勺冮g隙式可以測量直線振動的位�??勺兠娣e式可以測量扭�(zhuǎn)振動的角位移�
慣性式
慣性式電動傳感器由固定部分、可動部分以及支承彈簧部分所組成。為了使傳感器工作在位移傳感器狀�(tài),其可動部分的質(zhì)量應(yīng)該足夠的�,而支承彈簧的剛度�(yīng)該足夠的�,也就是讓傳感器具有足夠低的固有頻率�
根據(jù)電磁感應(yīng)定律,感�(yīng)電動勢為:u=Blx&r
式中B為磁通密�,l為線圈在磁場�(nèi)的有效長�� r x&為線圈在磁場中的相對速度�
從傳感器的結(jié)�(gòu)上來�,慣性式電動傳感器是一個位移傳感器。然而由于其輸出的電信號是由電磁感應(yīng)�(chǎn)生,根據(jù)電磁感應(yīng)電律,當(dāng)線圈在磁場中作相對運動時,所感生的電動勢與線圈切割磁力線的速度成正�。因此就傳感器的輸出信號來說,感�(yīng)電動勢是同被測振動速度成正比的,所以它實際上是一個速度傳感器�
壓電�
壓電式加速度傳感器的機械接收部分是慣性式加速度機械接收原理,機電部分利用的是壓電晶體的正壓電效�(yīng)。其原理是某些晶�(如人工極化陶�、壓電石英晶體等,不同的壓電材料具有不同的壓電系�(shù),一般都可以在壓電材料性能表中查到�)在一定方向的外力作用下或承受變形�,它的晶體面或極化面上將有電荷產(chǎn)生,這種從機械能(�,變�)到電�(電荷,電�)的變換稱為正壓電效應(yīng)。而從電能(電場,電�)到機械能(變形,力)的變換稱為逆壓電效�(yīng)�
因此利用晶體的壓電效�(yīng),可以制成測力傳感器,在振動測量中,由于壓電晶體所受的力是慣性質(zhì)量塊的牽連慣性力,所�(chǎn)生的電荷�(shù)與加速度大小成正�,所以壓電式傳感器是加速度傳感��
壓電式力
在振動試驗中,除了測量振動,還經(jīng)常需要測量對試件施加的動�(tài)激振力。壓電式力傳感器具有頻率范圍�、動�(tài)范圍大、體積小和重量輕等優(yōu)�,因而獲得廣泛應(yīng)�。壓電式力傳感器的工作原理是利用壓電晶體的壓電效�(yīng),即壓電式力傳感器的輸出電荷信號與外力成正比�
阻抗�
阻抗頭是一種綜合性傳感器。它集壓電式力傳感器和壓電式加速度傳感器于一�,其作用是在力傳遞點測量激振力的同時測量該點的運動響應(yīng)。因此阻抗頭由兩部分組成,一部分是力傳感器,另一部分是加速度傳感�,它的優(yōu)點是,保證測量點的響�(yīng)就是激振點的響�(yīng)。使用時將小�(測力�)連向�(jié)�(gòu),大�(測量加速度)與激振器的施力桿相�。從“力信號輸出端”測量激振力的信�,從“加速度信號輸出端”測量加速度的響�(yīng)信號�
注意,阻抗頭一般只能承受輕載荷,因而只可以用于輕型的結(jié)�(gòu)、機械部件以及材料試樣的測量。無論是力傳感器還是阻抗�,其信號�(zhuǎn)換元件都是壓電晶�,因而其測量線路均應(yīng)是電壓放大器或電荷放大器�
電阻�(yīng)變式
電阻式應(yīng)變式傳感器是將被測的機械振動量轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻的變化量。實�(xiàn)這種機電�(zhuǎn)換的傳感元件有多種形�,其中最常見的是電阻�(yīng)變式的傳感器�
電阻�(yīng)變片的工作原理為:應(yīng)變片粘貼在某試件上時,試件受力變�,應(yīng)變片原長變化,從而應(yīng)變片阻值變�,實驗證�,在試件的彈性變化范圍內(nèi),應(yīng)變片電阻的相對變化和其長度的相對變化成正��
激�
激光傳感器利用激光技�(shù)進行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀�,它的優(yōu)點是能實�(xiàn)無接觸遠距離測量,速度�,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強等,極適合于工�(yè)和實驗室的非接觸測量�(yīng)��
維庫電子�,電子知�,一查百��
已收錄詞�161983�