各种机械的运转过程总是伴随着各种各样的振动。在机械工业中,进行机械 结构或结构的动力分析和动力设计离不开固有频率和阻尼系数这两个基本参数。 在工程实践中,常用试验的方法测定动这些参数,主要有电阻应变计法、加速度 计法以及近年的一些新技术如光纤传感器等。这其中,加速度计法的频率响应范 围较窄,而光纤技术等还不成熟,相比之下,电阻应变测量技术有其独特的优点, 如应变片的质量轻,不影响梁的固有特性;频率响应范围宽,可以从 0Hz 到几千 赫兹;精度高,可以得到 2‰的精度;价格低廉、经久耐用、不易损坏、且易粘 贴,因而应用较为广泛。
(3)电感式传感器振动测量 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量 输出,实现非电量到电量的转换。
电感式传感器工作原理:电感式传感器即差动变压器,由衔铁、初级线圈、 次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈作为差动变压器激励,相当于变压器的原的副边。差动变压器是开磁路,工作建立在互感基础上。
电感式传感器振动测量电路图
电感式传感器振动测量方法:测量选用 CSY10A 型传感器系统实验仪。实验 部件:电感式传感器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、 低通滤波器、电压表、示波器。测量时按图 2-2 接线,调节好系统各部分。 文献综述
低频振荡器接入“激振 I”,使振动圆盘保持适当振幅。维持低频振荡器输出 幅度不变,用示波器观察低通滤波器的输出,电压/频率表 2kHz 档接低频输出端, 改变振荡频率从 5~30Hz,读出 Vop-p 值。
该方法通过电感式传感器对振动进行测量,原理简单,简便易行,电感式传 感器有以下特点:①结构简单,传感器无活动电触点,工作可靠寿命长②灵敏度 和分辨力高,传感器的输出信号强③线性度和重复性都比较好,同时,这种传感 器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制,它在工业自动控制系统中广泛 被采用。但不足的是,它有频率响应较低,不宜快速动态测控等缺点。
(4)微变电容式传感器振动测量 电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。结构
基本原理:电容器中央是一块被悬置的敏感质量块,可左右移动,两侧为固定 电极,图中标示的方向为敏感质量块的移动方向。当左、右电极与中央质量块的 间隙相等时,结构电容 C1=C2=C0。如果芯片有位移时,质量块偏离平衡位置,使得 2 个结构电容的电容量发生相反的变化,通过检测两电容信号即可得到位移量的大小。
当电容式传感器在敏感方向上受到外力作用产生加速度时,质量块偏离平衡 位置,导致 2 个结构电容大小不同。应用方波电压信号激励差分电容, 2 个结构 电容充电至稳态的时间有所不同,通过检测充电峰峰值的差别,得出原始信号。然 后,经过低通滤波去除原始信号中的尖峰脉冲干扰,再进一步通过均值滤波等方 法分析处理得出振动和角度变化信号。这里,选取单片机作为整个电路的基础,该 电路具有良好的扩展性能。
电容式传感器有以下特点:优点:①温度稳定性好;②电容式传感器结构简 单,易于制造,保证高的精度;③动态响应好,系统工作频率高。用于测量高速 变化的参数;④可以非接触测量,具有平均效应。 能力差②寄生电容影响大。