振动试验基础2-加速度传感器介绍

  如果说振动控制仪是振动试验系统的大脑，那么加速度传感器就是其感官部分。本文主要介绍电荷型加速度传感器的原理和使用方法。

※振动领域常用传感器

加速度：压电型（电荷输出型或电压输出型IEPE）、动电型等。

速度：激光测定器等。

位移：LVDT（Linear Variable Differential Transformer）、Laser等。

频率响应特性：加速度传感器 > 速度传感器 > 位移传感器（原因：相位关系），所以振动试验机系统多采用加速度传感器。

※电荷输出型加速度传感器

构造：下图

原理：Q（电荷量） = C（电容）× V（电压）

压力（F=mA）作用，压敏材料上产生电荷，对应电荷，输出电压变化。

常见电荷型加速度传感器

※加速度传感器质量要求

  必须保证测定物质量的1/10以下。

※加速度传感器频率使用范围

避开传感器的共振点，使用直线形区域。

在低频区域（1-5Hz）尤其要注意，由于频率响应特性的缘故，测得的加速度会有一定的偏差，对反馈控制有较大影响。也许这就是振动台厂家的设备产品目录中振动台频率使用范围都是从5Hz开始标注的缘故吧。另外还要注意环境对传感器灵敏度的影响，比如温度、湿度、电磁干扰等，别篇叙述。

※加速度传感器的固定要求

①用手测　　　　②磁铁（2点吸附）

③磁铁（平面吸附）　④垫片胶水粘贴

⑤胶水粘贴　　　　⑥螺丝固定

  上图中，可以看出采用螺丝固定是最好的方法，但是由于实际情况，一般振动试验中能提供传感器固定螺孔的情况很少，所以通常采用胶水（502胶水等）粘贴或垫片（绝缘地线）胶水粘贴传感器。

※加速度传感器的使用方法

※加速度传感器的重要参数

灵敏度、最大测定加速度、电容等

例

加速度传感器型号：2353B、灵敏度：0.209pC/（m/s²）

传感器电容：890pF，

加速度500m/s²振动时，输出的电压是多少？

（传感器低噪声电缆的电容已忽略。）

Q=0.209×500=104.5[pC]

V=Q/C=104.5/890=0.11742[V]=11.742[mV]

※前置功放（电荷放大器）

将加速度传感器的电荷输出电压（mV级别）转换，通过增幅放大到±V级的电压信号，输出给振动控制仪。

电压输出型（IEPE or ICP）加速度传感器也经常应用，稳定可靠，直接电压输出。内部含有微电子电路，受温度和湿度的影响比较大，一般使用上限在+125℃左右，建议在常温下采用。在三综合试验中，尤其需要特别注意试验条件的温度。由于试验室的三综合试验比较多，本人比较喜欢使用电荷型输出加速度传感器，尤其是其中的剪切型，因为其受温度的影响最小，理由别篇说明。