設(shè)備故障診斷系統(tǒng)資訊：壓電無線振動傳感器知識普及及典型傳感器產(chǎn)品介紹

壓電無線振動傳感器知識普及及典型傳感器產(chǎn)品介紹

壓電式加速度計(jì)原理

壓電式加速度計(jì)也叫壓電加速度計(jì)。設(shè)備故障診斷系統(tǒng)具有緩變信號（如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、流量等）與動態(tài)信號（如振動信號）的數(shù)據(jù)融合處理功能；具有黑匣子記錄功能；系統(tǒng)滿足車輛振動沖擊環(huán)境下的使用要求。電渦流位移傳感器能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。振動故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)分析范圍20KHz；緩變信號通道不少于32路，16位精度，動態(tài)信號通道不少于4路，102.4kS/s；系統(tǒng)變攜，可以自帶電源連續(xù)工作4小時(shí)。它也屬于慣性傳感器。它利用了一些物質(zhì)的壓電效應(yīng)，如應(yīng)時(shí)晶體。當(dāng)加速度計(jì)振動時(shí)，由質(zhì)量施加在壓電元件上的力也改變。當(dāng)測得的振動頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，力的變化與測得的加速度成正比。

　　由于壓電式振動故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)的輸出一個(gè)電信號是微弱的電荷，而且傳感器技術(shù)本身有很大內(nèi)阻，故輸出能量甚微，這給后接電路發(fā)展帶來具有一定經(jīng)濟(jì)困難。 為此，通常把傳感器網(wǎng)絡(luò)信號先輸?shù)礁咻斎胂到y(tǒng)阻抗的前置放大器。經(jīng)過阻抗變換自己以后，方可用于企業(yè)一般的放大、檢測控制電路將信號輸給指示 儀表或記錄器。

二、壓電無線振動傳感器組成元件

壓電無線振動傳感器及其應(yīng)用

圖一 壓電式加速度計(jì)

常用壓電加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。s是彈簧，M是質(zhì)量，B是底座，P是壓電元件，R是夾緊環(huán)。圖A是中心安裝的壓縮型，其中壓電元件的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)安裝在與底座連接的圓形中心柱上。這種結(jié)構(gòu)具有高諧振頻率。但當(dāng)?shù)鬃鵅與測試對象連接時(shí)，如果底座B變形，會直接影響拾音器的輸出。另外，測試對象和環(huán)境的溫度變化會影響壓電元件，改變預(yù)緊力，容易導(dǎo)致溫度漂移。圖C為三角形剪切形狀，壓電元件卡環(huán)卡在三角形中心柱上。當(dāng)加速度計(jì)感受到軸向振動時(shí)，壓電元件承受剪切應(yīng)力。這種結(jié)構(gòu)對基座的變形和溫度變化有很好的隔離效果，諧振頻率高，線性度好。圖B是環(huán)形剪切型，結(jié)構(gòu)簡單，可以做成極小且諧振頻率很高的加速度計(jì)。環(huán)形質(zhì)量被粘附到安裝在中心柱上的環(huán)形壓電元件上。由于粘合劑會隨著溫度的升高而軟化，所以*高工作溫度是有限的。

三、壓電式加速度以及傳感器幅頻特性

壓電無線振動傳感器及其應(yīng)用

圖2壓電加速度計(jì)的幅頻特征曲線

加速度計(jì)的上限頻率取決于幅頻曲線中的諧振頻率圖(圖2)。對于小阻尼(z=0.1)的加速度計(jì)，如果上限頻率為諧振頻率的1\\u002F3，則可以保證幅度誤差小于1dB(即12%)。如果是諧振頻率的1\\u002F5，幅度誤差小于0.5dB(即6%)，相移小于30°。但諧振頻率與加速度計(jì)的固定條件有關(guān)，加速度計(jì)出廠時(shí)給出的幅頻曲線是在剛性連接的固定條件下得到的。實(shí)際的固定方式往往很難實(shí)現(xiàn)剛性連接，所以共振頻率和上限頻率會降低。加速度計(jì)和試樣的各種固定方法見圖3。