压电加速度传感器的使用方法，及工作原理
浏览：次 2017-05-31 19:58:52
RC6000系列压电式加速度传感器（下称加速度计），可广泛用于航空航天、国防兵工、冶金机械、车辆运输、桥梁船舶沥青混紧缩实验机合料动态疲劳实验机、土木建筑、教学实验等方面的振动与冲击丈量，它具有频响宽，灵敏度高、横向灵敏混凝土碳化实验机度小和抗外界干扰能力强的优点。加速度计由底座、质量块、敏感元件和外壳组成。加速度传感器的作用是与电荷放大器配套，真实复原被测信号。工作原理是利用压电陶瓷的压电效应而制造出的1种电机换能产品。
加速度传感器命名方式
KD11井口装置水压实验机1X X X T 两向 防水 浮地 绝缘型 3向 内置电路（IC） 特殊产品 个位电荷/电压灵敏度(Unit单位为ms⑵)包装振动实验机 10位电荷/电压灵敏度(Unit单位为ms⑵) 百位电荷/电压灵敏度(Unit单位为ms⑵)* 加速度计代号 N F GJ S L
注：5位数传感器为电压灵敏度≥10V，电荷灵敏度>1万pC
2、参箱包实验机数说明及工作原理
1.电荷灵敏度
加速度计1般采取PZT压电陶瓷材料，利用晶体材料在承受1定方向的应力或形变时，其极化面会产生与应力相应的电荷，压电元件表面产生的电荷正比于作用力，因此有
汽车线耐磨实验机Q=dF
其中，Q为电荷量，d为压电元件的压电常数，F为作用力。
加速度计的电荷灵敏度则是加速度计输出的电荷量与其输入的加速度值之比。电荷量的单位取pC，加速度单位为m/s2。(1g=9.8m/s2)
2.电压灵敏度
如果要换算加速度计的电压灵敏度，则可用下面公式得到
Sq
Ca
Sq为电荷灵敏度，单位pC/ms⑵；Ca为电容量，单位pF。Sa电压灵敏度单位V。
3.频率响应
（1）谐振频率，为加速度计安装时的共振频率，随产品附有谐振频率曲线（低频传感器不附图）。
（2）频率响应1般采取谐振频率的1/3—1/5。加速度计频响在1/3谐振频率时，频响与参考灵敏度偏差≤1dB，（误差<10%）。频响在1/5谐振频率时，频响与参考灵敏度≤0.5dB（误差<5%）。
我企业传感器频响均以1/3谐振频率计算。
4.最大横向灵敏度比
加速度计遭到垂直于安装轴线的振动时，仍有信号输出，即垂直于轴线的加速度灵敏度与轴线加速度之比称横向灵敏度。
5. 电荷输出的压电式加速度计配合电荷放大器，其系统的低频响应下限主要取决于放大器的频响。
3、安装技术及注意事项
（1）安装方式
用加速度计进行丈量，为使数据准确和使用方便，可以使用多种方法安装，现先容几种供选用。
1.螺钉安装
KD系列加速度计有M5、M3安装孔及传感器自带螺栓等情势，以M5孔占多数。加速度计随产品附有安装螺钉。使用螺钉安装，它的使用频率响应可近似原标定的频率响应，且称刚性安装。
螺钉安装是在允许打孔的被测物上沿振源轴线方向打孔攻丝。
2.粘接安装
在被测物体不允许钻孔时，可以使用各种粘接剂，卧式软轴耐久实验机如“502”、环氧树脂胶、双面粘胶带、橡皮泥。应注意，前2种方法的使用频率接近刚性安装方法，后两种1般用于低频现场，且会使被测频率大大下降。粘接方法不合适冲击丈量。
我企业经实验，“502”胶粘接强度与环氧胶相近，
3.磁座
磁座的优点是不破坏被测物体，移动方便。但是应斟酌用磁座测试会使加速度计的使用频率响应有所降落（磁座在使用时要将短路片拆卸掉！），可能低于3分之1。
使用时应先在被测物上安装磁座，再拧上传感器，或将2者轻轻吸附于被测物上。冲击状态会使传感器产生电荷积累，影响测试精度。
4.云母片/4氟膜
云母片安装有金属材料实验机两个作用，隔热、绝缘。对高温状态试件，可用厚度<0.1毫米的云母片垫置，其加速度计频率响应会略有下降。对试件与加速度计间的绝缘，云母与4氟是最好材料。
5.3向传感器为螺丝穿过通孔安装，侧端罗纹供检测或测试用
（2）注意事项
1.传感器的底面经研磨光洁度<3μm，用户也应对被测构件的表面打磨，提高光洁度及平整度。测试构件的安装孔要配合螺栓肯定深度，安装力矩要适合，在传感器与构件结合面中，最好涂上1层硅脂，增加接触，且对传感器的高频响应也会有所改良
2.光缆垂直燃烧实验机安装工装及保护
为合适特殊的现场，有时要自制1些加速度计安装块。
传感器如需浮置，可采取绝缘材料的安装转接块，使其与被测物绝缘，或选用绝缘型产品。在湿润处使用，需对接线插头部位采取密封措施，以保证加速度计的绝缘良好，建议采取703硅胶涂抹。在水中使用要选用全自动盐雾实验机防水型产品。
工业现场在线安装可采取保护罩防护的安装情势。
3.振动丈量可没必要斟酌加速度计极性，冲击丈量时，应了解后续3次仪表是不是对极性有要求。
4.用螺安装的传感器推荐安装力矩为3Nm。
5.对大型超低频传感器（如KD
4、电 缆
连接加速度计到电荷放大器的电缆在全部微电脑伺服拉力实验机丈量系统中是很重要的1个环节，jm3抗摆锤冲击实验机最少要求它在传递信号时不失真或不引入噪声。为减少噪声，必须选择低噪声电缆，建议使用本企业配给的低噪声电缆线。使用中导线不宜晃动，以避免带来低频干扰
另外，高温场合应订购高温低噪声导线。
电缆与加速度计连接头抗拉力较小，应注意保护。
5、配套仪器
1.电荷输出型压电式加速度计应配合电荷放大器使用。
IC加速度计可与恒流适配器或自带恒流电源的数据收集器相配。
双电源型加速度计可配专用电源。
要使电荷输出型加速度计与具有恒流功能的数据收集器相配，应采取电荷/IC转换器。
本说明书中未列产品的使用可参照产品先容，特殊定制产品按双方协议。
6、特殊传感器
（1）内置电路加速度计的使用
内置电路加速度计是将放大电路置于加速度计内，它分4线（正负电源）、2线（单电源也称IC）。它的基本原理、使用方法可参照压电加速度计。
1、IC内置电路加速度计
1、特点
·IC传感器为双线制，芯线是电源入和信号出，外壳是信号地。传感器可与任何具有IC输入真个适调器（具有恒流特性的适调器、放大器、收集器）相配
·供电电压DC：A类15V～24V/2mA～20mA（推荐2mA电流工作）
B类24V/3～10mA
·输出电压5Vp
·传感器本身在零振动时有偏置电压>7VDC，本企业的KD5200系列恒流源具有隔直流功能。
2、工作原理
如图，压电部份工作原理同前，虚线内为传感器部份。晶体片感受振动时产生输出电荷，在放大器A和恒流电路的共同作用下,在a处有输出偏置（动态信号叠加在偏置上）,信号经过适调器内的隔直电容C隔离偏置电压。
3、计算方法
加速度值的计算方法和加速度计的使用极限计算方法以下：
*
4、使用注意
1）注意供电电压极性，严禁接反。
2）加速度计在装卸时，严禁带电操作，以避免破坏加速度计。
3）使用前要检查连接导线，不能短路。
4）供电电压不要超太高限值的10%。
5）不要超量程工作，选购与丈量前要估计测试值。
6）测试前，测试系统（含传感器）应通电预高低温恒定实验机热15分钟。
2、双电源内置电路加速度计
·放大倍数可调，输出零点好
·供电±15VDC，输出±10Vp
·4线制（正30吨拉伸实验机负电源、公共地、输出）
2、计算
参照IC计算方法3。
3、使用注意
·供电电压严禁接反
·注意4线的色标和用处，正确安装。
（2）防水加速度传感器
KD系列防水加速度传感器采取压电原理生产，采取了独特的密封技术和特制低噪声防水导线。根据不同水深、测试要求，可提供相应产品。
该产品基本原理和使用可参照KD1000系列说明书履行，由于防水系列产品的特殊性，使用中应注意以下事项：
1、导线与传感器相连部份切勿强行折弯、拉、拌。
2、非浮地产品外壳即为信号地，合适单点丈量。多点测试时地回路可能会引发地干扰，应选用浮地型产品。
3、长导线布线时，应每隔几米加支点固定，以防水流冲击 ，使导线产生晃动引入干扰。
4、运输途中应将传感器独自包装，以避免长途颠振磨伤导线。
5、浮地型产品外壳为屏蔽层；多维方向浮地型传感器地线各自独立，互不干扰。浮地型导线采取双屏蔽，外层屏蔽在测试时视干扰情况采取接地选择。
6、选型时应告知传感器入水深度。本系列传感器的产品先容给出了参考水深。
7、现场环境与系统接地
现场环境与系统接地是影响测试准确的关健因素之1，特别是现场有强力磁电场（如高电压、电器起动、机电、电焊等）时，全部测试系统稍有1点忽视将产生干扰，反应在输出端（指仪器部份）的将多是远大于正常值的交换噪声，或是飘忽不定的信高速拉伸实验机号。
保证全部丈量系统只有1个接地点，是避免地回路的方法之1。如果输入信号是多通道的，就需要将加速度计和放大器对地保险带拉力实验机绝缘，接地点选择在读出装置的输拉脱力实验机入端最好。尽可能减短加速度计与电荷放大器的导线长度。
后级的电子仪器可以通过垫绝缘材料与地绝缘,输入输出导线外层不要破损，以避免产生地回路。选择电荷放大器上接地/不接地开关，以使系统噪声最低。
可特制或采取浮动型传感器，以对地绝缘。
8、加速度计的保护
加速度计是精密换能仪器，必须妥善保管。led高低温实验机为避免跌落时产生的大冲击破坏传感器，特别是大结构传感器（如防水型、低频高灵敏度）要特别注意！
为了保证其压电传感器的高阻抗性，要求用户使用或贮存传感器时应避免水浸、水汽，尽可能置干燥处,避免插座部位污染,不得自行拆开传感器。
加速度计不得超过在本说明书技术中规定的条件下使用，在重要实验前或大的冲击、振动后，建议对加速度计进行复验。
加速度计检定由国家计量授权单位负责。（1般1年检查1次）
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