加速度传感器

发布时间:2018-01-22

一、概述

AD系列IEPE传感器是内装微型IC放大器的压电加速度传感器,它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体,能直接和记录、显示和采集设备连接,简化了测试系统,提高了测试精度和可靠性。广泛应用于核爆炸、航空航天、铁路、桥梁、建筑、车船、机械、水利、电力、石油、化工、环保、地震等领域。

AD系列IEPE 传感器主要特点如下:

1、结构合理,电路优化。主要元器件和插接件均为美国或台湾生产,精度高、噪音低、漂移小,确保产品质量稳定可靠。

2、输出可配长电缆而不影响测量精度。

3、输出可以直接用数字万用表、示波器或输出给数据采集器。

4、传感器为全封闭结构有效防尘、防潮、防有害气体。

二、传感器的原理

AD系列IEPE传感器内部是由压电加速度传感器和微型IC放大器组成。压电加速度传感器内部结构采用目前世界的隔离剪切结构;内部关键IC均为美国原装进口。传感器的输出具有两线联接特征;即传感器的信号输出和内置IC放大器所需的恒流激励为同一根线,另一根线为地线。传感器标配电缆为STYV-Ⅰ、和STYV-Ⅱ两款型号的低噪音电缆。

产品结构和工作原理图如下(图1) 

三、传感器主要技术指标

    

 

型号

灵敏度

频率响应Hz

量程

安装方式

重量

用途、特征

AD50T

50mV/g

0.5~15000

100g

M5

25/31克

通用测振L5顶端

AD50T-T

50mV/g

0.5-5000

100g

M5

31克

工业测振、TNC接头

AD50T-J

50mV/g

0.3-12000

100g

M5

32克

工业测振、对地绝缘

AD50S

50mV/g

0.3-10000

100g

M5

25/31 克

通用测振、侧端L5

AD100T

100mV/g

0.3~15000

50g

M5

31克

通用测振L5顶端

AD100T-J

100mV/g

0.3~12000

50g

M5

35克

工业测振、对地绝缘

AD100T-T

100mV/g

0.3~5000

50g

M5

35克

工业测振、TNC接头

AD100S

100mV/g

0.3~10000

50g

M5

32克

通用测振、侧端L5

AD500T

500mV/g

0.2~9000

10g

M5

35克

小g值测振L5顶端

AD500T-J

500mV/g

0.2~9000

10g

M5

38克

绝缘、低频小g测振

AD500T-T

500mV/g

0.2~5000

10g

M5

38克

工业测振、TNC接头

AD500S

500mV/g

0.2~8000

10g

M5

35克

低频小g测振

AD1000T

1000mV/g

0.2~8000

5g

M5

35克

小g值测振

AD1000T-T

1000mV/g

0.3~5000

5g

M5

38克

工业型低频小g测振

AD1000T-J

1000mV/g

0.2~8000

5g

M5

38克

绝缘、低频小g测振

AD1000S

1000mV/g

0.2~7000

5g

M5

35克

侧端小g测振

*AC102-1A

100mV/g

0.5~15000

50g

1/4 in

90克

磁电双屏蔽、隔离绝缘

附注说明

             1、传感器型号后个T代表TOP,顶端输出,第二个T表示传感器的输出插接件为TNC形式,默认为L5输出。

             2、传感器型号后J表示传感器为绝缘传感器。

                输出接头为TNC或L5可选;对应频率响应分别为:5000Hz或12000Hz。

             3、传感器型号后S表示传感器为侧端输出。

             4、传感器标配为:

                ①、AD系列传感器每只传感器标配1.5米电缆、M5连接螺钉一个。

                 ②、进口传感器标配输出插接件、英制连接螺钉一个。

                5、传感器的其它共性技术参数:

                      ①、横向灵敏度:≤5% ;典型值≤3%

                      ②、输出偏压:8~12VDC

                      ③、激励电压:18~30VDC 典型值:24VDC

                      ④、恒定电流:2~10mA;典型值:4mA

                      ⑤、放电时间常数:≥0.2S

                      ⑥、输出阻抗:<100Ω

                      ⑦、安装力矩:约20 Kgf·cm (M5螺钉)

                      ⑧、使用温度:-40~120℃

四、传感器的选择

AD系列IEPE加速度传感器有许多种规格,每种传感器都有其特别适用的场合。因此,为获得高保真的测试数据,需要用户根据自己的测试要求选择适合的压电加速度传感器。通常加速度传感器的选用主要权衡因素有三点:重量、频率响应、和灵敏度。

1、重量:

传感器作为被测物体的附加重量,必然会影响其运动状态。如果传感器的的重量接近被测物体的动态质量,则被测物体的振动就会受到影响而明显减弱。特别是有些物体虽然其本身质量较大,但是传感器安装在其局部,例如一些薄壁结构,传感器的质量已经和被测物体的局部质量相近了,也会明显影响其局部的振动状况。因此要求传感器的被测质量Ma远小于传感器安装点的动态质量M。

由于传感器的质量的影响,会使被测构件的加速度a降低,因此其降低的加速度△a可用下式估算:△a=a[1-M/(M+Ma)]。

2、频率响应特性:

低频响应特性:传感器用户使用手册给出的下限频响为-10%的频响。IEPE加速度传感器的低频响应特性主要有内藏IC芯片和传感器的基座应变、热释电效应等环境特性所决定。

高频响应特性:传感器用户使用手册给出的上限频响为+10%的频响,大约为传感器安装谐振频率的1/3。如果要求上限频率为+5%,则上限频率应用为传感器安装谐振频率的1/5。如果采用适当的修正系数,在更高频率范围内也可以获得可靠的测试数据。

3、灵敏度

灵敏度越高,系统信噪比就越大,而抗干扰能力和分辨率也就越好。但就特定结构的传感器而言,灵敏度越高,传感器的重量越高,量程和谐振频率越低。因此灵敏度受到重量、频率响应、和量程的制约。一般,用户在满足重量、频响和量程的情况下,应该选择灵敏度较大的传感器。这样可以降低信号调理器的增益,提高系统的信噪比。

五、传感器的使用

     1、安装:以单轴传感器为例,下图分别为顶端和侧端传感器图例:

       

安装时传感器安装面应与被测件振轴垂直,安装表面要平整清洁(不平度应小于0.01mm),为改善传感器和被测件耦合,可涂些清洁硅脂。

①螺钉连接:AD系列传感器都附有安装螺钉,一般传感器均为M5标准螺钉,长8mm,以高强度结构钢制作;较大较重的传感器以M8×1,长8mm。传感器基座连接面必须和被测物联接紧密可靠。M5安装螺钉安装力矩建议为20kg·cm左右。

②磁力安装座连接:公司生产的磁力安装座分对地绝缘和不绝缘两类,连接螺钉有公制M5和英制1/4英寸两种多个规格(详见网站传感器附件)。磁力吸座是在被测物不方便打安装螺纹孔时使用。其安装面要求与被测振轴垂直,且平整,光洁,并且是吸力较强的铁磁性材料。由于非刚性连接。只能测1500m/s2下的加速度和10kHz以下的谐振频率

③胶粘剂粘接:胶结面应按照清洗工艺清洁。对大加速度和高频信号要计算胶结强度后使用,以免造成被测数据失真。

具体使用情况参照下图: 

   

 

2、线缆连接:将传感器的同轴电缆连接到信号调理器输入端。

3、打开信号调理器,预热15分钟。

4、信号调理器的输出端可以直接连接到各种记录仪表、显示仪表或数据采集系统。

5、对被测物体施加激励进行测试和数据采集。

6、为保证保证测量精度和信号质量应监控信号调理器输出电压,保证其输出有效值不得过5V.

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