振動(dòng)傳感�,是一種目前廣泛應(yīng)用的�(bào)警檢�(cè)傳感�,它�(nèi)部用壓電陶瓷片加彈簧重錘�(jié)�(gòu)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào),并通過(guò)LM358等運(yùn)放放大并輸出控制信號(hào)。具有成本低、靈敏度�、工作穩(wěn)定可�,振�(dòng)檢測(cè)可調(diào)節(jié)范圍大的�(yōu)�(diǎn),被大量�(yīng)用到�、摩托車(chē)�(chē)防盜系統(tǒng)上,目前80%的�(chē)��(bào)警器都用這類(lèi)傳感��
在高度發(fā)展的�(xiàn)代工�(yè)�,現(xiàn)代測(cè)試技�(shù)向數(shù)字化、信息化方向�(fā)展已成必然發(fā)展趨�(shì),而測(cè)試系�(tǒng)的最前端是傳感器,它是整�(gè)�(cè)試系�(tǒng)的靈�,被世界各國(guó)列為技�(shù),特別是近幾年快速發(fā)展的IC技�(shù)和計(jì)算機(jī)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�
一、工程振�(dòng)�(cè)試方�
在工程振�(dòng)�(cè)試領(lǐng)域中,測(cè)試手段與方法多種多樣,但是按各種參數(shù)的測(cè)量方法及�(cè)量過(guò)程的物理性質(zhì)�(lái)�,可以分成三�(lèi)�
1、機(jī)械式�(cè)量方�
將工程振�(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成�(jī)械信�(hào),再�(jīng)�(jī)械系�(tǒng)放大�,�(jìn)行測(cè)�、記�,常用的儀器有杠桿式測(cè)振儀和蓋格爾�(cè)振儀,它能測(cè)量的頻率較低,精度也較差。但在現(xiàn)�(chǎng)�(cè)試時(shí)較為�(jiǎn)單方��
2、光�(xué)式測(cè)量方�
將工程振�(dòng)的參量轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào),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(cè)振儀��
3、電�(cè)方法
將工程振�(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成電信�(hào),經(jīng)電子線路放大后顯示和記錄。電�(cè)法的要點(diǎn)在于先將�(jī)械振�(dòng)量轉(zhuǎn)換為電量(電�(dòng)�(shì)、電�、及其它電量),然后再對(duì)電量�(jìn)行測(cè)�,從而得到所要測(cè)量的�(jī)械量。這是目前�(yīng)用得最廣泛的測(cè)量方��
上述三種�(cè)量方法的物理性質(zhì)雖然各不相同,但是,組成的測(cè)量系�(tǒng)基本相同,它們都包含拾振、測(cè)量放大線路和顯示記錄三�(gè)�(huán)節(jié)�
1、拾振環(huán)節(jié)。把被測(cè)的機(jī)械振�(dòng)量轉(zhuǎn)換為�(jī)械的、光�(xué)的或電的信號(hào),完成這項(xiàng)�(zhuǎn)換工作的器件叫傳感器�
2、測(cè)量線�。測(cè)量線路的種類(lèi)甚多,它們都是針�(duì)各種傳感器的變換原理而設(shè)�(jì)的。比�,專(zhuān)配壓電式傳感器的�(cè)量線路有電壓放大�、電荷放大器�;此外,還有積分線路、微分線�、濾波線路、歸一化裝置等��
3、信�(hào)分析及顯�、記錄環(huán)節(jié)。從�(cè)量線路輸出的電壓信號(hào),可按測(cè)量的要求輸入給信�(hào)分析儀或輸送給顯示儀器(如電子電壓表、示波器、相位計(jì)等)、記錄設(shè)備(如光線示波器、磁帶記錄儀、X—Y 記錄儀等)等。也可在必要�(shí)記錄在磁帶上,然后再輸入到信�(hào)分析儀�(jìn)行各種分析處理,從而得到最終結(jié)��
二、傳感器的機(jī)械接收原�
振動(dòng)傳感器在�(cè)試技�(shù)中是�(guān)鍵部件之一,它的作用主要是將機(jī)械量接收下來(lái),并�(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。所以我們有�(shí)也稱(chēng)它為換能�、拾振器等�
振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要�(cè)的機(jī)械量�(zhuǎn)�?yōu)殡娏?,而是將原始要�(cè)的機(jī)械量做為振動(dòng)傳感器的輸入�,然后由�(jī)械接收部分加以接�,形成另一�(gè)適合于變換的�(jī)械量,由�(jī)電變換部分再將變換為電量。因此一�(gè)傳感器的工作性能是由�(jī)械接收部分和�(jī)電變換部分的工作性能�(lái)決定��
1、相�(duì)式機(jī)械接收原�
由于�(jī)械運(yùn)�(dòng)是物�(zhì)�(yùn)�(dòng)的最�(jiǎn)單的形式,因此人們想到的是用�(jī)械方法測(cè)量振�(dòng),從而制造出了機(jī)械式�(cè)振儀(如蓋格爾測(cè)振儀等)。傳感器的機(jī)械接收原理就是建立在此基�(chǔ)上的。相�(duì)式測(cè)振儀的工作接收原理是在測(cè)量時(shí),把儀器固定在不動(dòng)的支架上,使觸桿與被�(cè)物體的振�(dòng)方向一�,并借彈簧的彈性力與被�(cè)物體表面相接�,當(dāng)物體振動(dòng)�(shí),觸桿就跟隨它一起運(yùn)�(dòng),并推動(dòng)記錄筆桿在移�(dòng)的紙帶上描繪出振�(dòng)物體的位移隨�(shí)間的變化曲線,根�(jù)這�(gè)記錄曲線可以�(jì)算出位移的大小及頻率等參�(shù)�
由此可知,相�(duì)式機(jī)械接收部分所�(cè)得的�(jié)果是被測(cè)物體相對(duì)于參考體的相�(duì)振動(dòng),只有當(dāng)參考體不動(dòng)�(shí),才能測(cè)得被�(cè)物體的振�(dòng)。這樣,就�(fā)生一�(gè)�(wèn)�,當(dāng)需要測(cè)的是振動(dòng),但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)�(shí),這類(lèi)儀器就�(wú)用武之地。例如:在行駛的�(nèi)燃機(jī)�(chē)上測(cè)試內(nèi)燃機(jī)�(chē)的振�(dòng),在地震�(shí)�(cè)量地面及樓房的振�(dòng)……,都不存在一�(gè)不動(dòng)的參考點(diǎn)。在這種情況�,我們必須用另一種測(cè)量方式的�(cè)振儀�(jìn)行測(cè)�,即利用慣性式�(cè)振儀�
2、慣性式�(jī)械接收原�
慣性式�(jī)械測(cè)振儀�(cè)振時(shí),是將測(cè)振儀直接固定在被�(cè)振動(dòng)物體的測(cè)�(diǎn)�,當(dāng)傳感器外殼隨被測(cè)振動(dòng)物體�(yùn)�(dòng)�(shí),由彈性支承的慣性質(zhì)量塊將與外殼�(fā)生相�(duì)�(yùn)�(dòng),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�(duì)振動(dòng)位移幅值,然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對(duì)振動(dòng)位移的關(guān)系式,即可求出被�(cè)物體的振�(dòng)位移波形�
�、振�(dòng)傳感器的�(jī)電變換原�
一般來(lái)�(shuō),振�(dòng)傳感器在�(jī)械接收原理方�,只有相�(duì)�、慣性式兩種,但在機(jī)電變換方�,由于變換方法和性質(zhì)不同,其種類(lèi)繁多,應(yīng)用范圍也極其廣泛�
在現(xiàn)代振�(dòng)�(cè)量中所用的傳感�,已不是傳統(tǒng)概念上獨(dú)立的�(jī)械測(cè)量裝置,它僅是整�(gè)�(cè)量系�(tǒng)中的一�(gè)�(huán)節(jié),且與后�(xù)的電子線路緊密相�(guān)�
由于傳感器內(nèi)部機(jī)電變換原理的不同,輸出的電量也各不相�。有的是將機(jī)械量的變化變換為電動(dòng)�(shì)、電荷的變化,有的是將機(jī)械振�(dòng)量的變化變換為電�、電感等電參量的變化。一般說(shuō)�(lái),這些電量并不能直接被后續(xù)的顯�、記�、分析儀器所接受。因此針�(duì)不同�(jī)電變換原理的傳感器,必須附以�(zhuān)配的�(cè)量線�。測(cè)量線路的作用是將傳感器的輸出電量�?yōu)楹罄m(xù)顯示、分析儀器所能接受的一般電壓信�(hào)。因此,振動(dòng)傳感器按其功能可有以下幾種分�(lèi)方法�
按機(jī)械接收原理分:相�(duì)�、慣性式�
按機(jī)電變換原理分:電�(dòng)�、壓電式、電渦流�、電感式、電容式、電阻式、光電式�
按所�(cè)�(jī)械量分:位移傳感�、速度傳感�、加速度傳感�、力傳感�、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器�
振動(dòng)傳感�,是一種目前廣泛應(yīng)用的�(bào)警檢�(cè)傳感器,它內(nèi)部用壓電陶瓷片加彈簧重錘�(jié)�(gòu)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào),并通過(guò)LM358等運(yùn)放放大并輸出控制信號(hào)。具有成本低、靈敏度�、工作穩(wěn)定可�,振�(dòng)檢測(cè)可調(diào)節(jié)范圍大的�(yōu)�(diǎn),被大量�(yīng)用到�、摩托車(chē)�(chē)防盜系統(tǒng)�,目�80%的�(chē)輛報(bào)警器都用這類(lèi)傳感器�
�(dāng)檢測(cè)到振�(dòng)大于一定幅度時(shí),動(dòng)作指示燈�(diǎn)�,并�(fā)出報(bào)警,振動(dòng)檢測(cè)的靈敏度可以通過(guò)靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕�(diào)節(jié),順�(shí)針靈敏度增加,逆時(shí)針靈敏度降低�
傳感器內(nèi)部采用SMT貼片工藝,�(jìn)口元件裝配而成�
可廣泛應(yīng)用于�(jī)�(dòng)�(chē),保險(xiǎn)�,�(kù)房門(mén)窗等�(chǎng)合的防盜裝置�,器件的內(nèi)部均含有�(zhuān)用的控制芯片,�(yīng)用非常方�,可直接帶�(dòng)小功率負(fù)�,用一只三極管�(jìn)行電流放大后,即可�(qū)�(dòng)繼電器或�(bào)��
1、工作電�: DC(5V�12V)
2、工作電�: 6.5mA@12V
3、輸出信�(hào)接口:檢�(cè)到一次振�(dòng)輸出1秒的低電�
4、靈敏度:連續(xù)可調(diào)
5、外型尺寸:50×30×20mm
6、工作溫度:-40℃�+80�
7、特�(diǎn):外力傳感無(wú)方向�
1、相�(duì)式電�(dòng)傳感�
電動(dòng)式傳感器基于電磁感應(yīng)原理,即�(dāng)�(yùn)�(dòng)的導(dǎo)體在固定的磁�(chǎng)里切割磁力線�(shí),導(dǎo)體兩端就感生出電�(dòng)�(shì),因此利用這一原理而生�(chǎn)的傳感器�(chēng)為電�(dòng)式傳感器�
相對(duì)式電�(dòng)傳感器從�(jī)械接收原理來(lái)�(shuō),是一�(gè)位移傳感�,由于在�(jī)電變換原理中�(yīng)用的是電磁感�(yīng)電律,其�(chǎn)生的電動(dòng)�(shì)同被�(cè)振動(dòng)速度成正�,所以它�(shí)際上是一�(gè)速度傳感器�
2、電渦流式傳感器
電渦流傳感器是一種相�(duì)式非接觸式傳感器,它是通過(guò)傳感器端部與被測(cè)物體之間的距離變化來(lái)�(cè)量物體的振動(dòng)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(cè)量等�(yōu)�(diǎn),主要應(yīng)用于靜位移的�(cè)�、振�(dòng)位移的測(cè)量、旋�(zhuǎn)�(jī)械中�(jiān)�(cè)�(zhuǎn)軸的振動(dòng)�(cè)��
3、電感式傳感�
依據(jù)傳感器的相對(duì)式機(jī)械接收原�,電感式傳感器能把被�(cè)的機(jī)械振�(dòng)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成為電參量信號(hào)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)磁面積�
4、電容式傳感�
電容式傳感器一般分為兩種類(lèi)�。即可變間隙式和可變公共面積�??勺冮g隙式可以�(cè)量直線振�(dòng)的位�。可變面積式可以�(cè)量扭�(zhuǎn)振動(dòng)的角位移�
5、慣性式電動(dòng)傳感�
慣性式電動(dòng)傳感器由固定部分、可�(dòng)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(dòng)部分的質(zhì)量應(yīng)該足夠的大,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(dòng)�(shì)為:u=Blx&r
式中B為磁通密度,l為線圈在磁場(chǎng)�(nèi)的有效長(zhǎng)�� r x&為線圈在磁場(chǎng)中的相對(duì)速度�
從傳感器的結(jié)�(gòu)上來(lái)�(shuō),慣性式電動(dòng)傳感器是一�(gè)位移傳感�。然而由于其輸出的電信號(hào)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�(chǎng)中作相對(duì)�(yùn)�(dòng)�(shí),所感生的電�(dòng)�(shì)與線圈切割磁力線的速度成正�。因此就傳感器的輸出信號(hào)�(lái)�(shuō),感�(yīng)電動(dòng)�(shì)是同被測(cè)振動(dòng)速度成正比的,所以它�(shí)際上是一�(gè)速度傳感器�
6、壓電式加速度傳感�
壓電式加速度傳感器的�(jī)械接收部分是慣性式加速度�(jī)械接收原�,機(jī)電部分利用的是壓電晶體的正壓電效�(yīng)。其原理是某些晶體(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�(shí),它的晶體面或極化面上將有電荷產(chǎn)�,這種從機(jī)械能(力,變形)到電能(電荷,電�(chǎng))的變換�(chēng)為正壓電效應(yīng)。而從電能(電�(chǎng),電壓)到機(jī)械能(變�,力)的變換�(chēng)為逆壓電效�(yīng)�
因此利用晶體的壓電效�(yīng),可以制成測(cè)力傳感器,在振動(dòng)�(cè)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器�
7、壓電式力傳感器
在振�(dòng)試驗(yàn)�,除了測(cè)量振�(dòng),還�(jīng)常需要測(cè)量對(duì)試件施加的動(dòng)�(tài)激振力。壓電式力傳感器具有頻率范圍�、動(dòng)�(tài)范圍�、體積小和重量輕等優(yōu)�(diǎn),因而獲得廣泛應(yīng)用。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(hào)與外力成正比�
8、阻抗頭
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(diǎn)�(cè)量激振力的同�(shí)�(cè)量該�(diǎn)的運(yùn)�(dòng)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)�(diǎn)是,保證�(cè)量點(diǎn)的響�(yīng)就是激振點(diǎn)的響�(yīng)。使用時(shí)將小頭(�(cè)力端)連向�(jié)�(gòu),大頭(�(cè)量加速度)與激振器的施力桿相連。從“力信號(hào)輸出端”測(cè)量激振力的信�(hào),從“加速度信號(hào)輸出端”測(cè)量加速度的響�(yīng)信號(hào)�
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(jī)械部件以及材料試樣的�(cè)量。無(wú)論是力傳感器還是阻抗�,其信號(hào)�(zhuǎn)換元件都是壓電晶體,因而其�(cè)量線路均�(yīng)是電壓放大器或電荷放大器�
9、電阻應(yīng)變式傳感�
電阻式應(yīng)變式傳感器是將被�(cè)的機(jī)械振�(dòng)量轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻的變化量。實(shí)�(xiàn)這種�(jī)電轉(zhuǎn)換的傳感元件有多種形�,其中最常見(jiàn)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(shí),試件受力變形,�(yīng)變片原長(zhǎng)變化,從而應(yīng)變片阻值變�,實(shí)�(yàn)證明,在試件的彈性變化范圍內(nèi),應(yīng)變片電阻的相�(duì)變化和其�(zhǎng)度的相對(duì)變化成正��