設備故障診斷系統資訊：壓電無線振動傳感器知識普及及典型傳感器產品介紹

壓電無線振動傳感器知識普及及典型傳感器產品介紹

壓電式加速度計原理

壓電式加速度計也叫壓電加速度計。設備故障診斷系統具有緩變信號（如溫度、壓力、轉速、流量等）與動態信號（如振動信號）的數據融合處理功能；具有黑匣子記錄功能；系統滿足車輛振動沖擊環境下的使用要求。電渦流位移傳感器能靜態和動態地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計量工具。振動故障診斷監測系統分析范圍20KHz；緩變信號通道不少于32路，16位精度，動態信號通道不少于4路，102.4kS/s；系統變攜，可以自帶電源連續工作4小時。它也屬于慣性傳感器。它利用了一些物質的壓電效應，如應時晶體。當加速度計振動時，由質量施加在壓電元件上的力也改變。當測得的振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，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測系統的輸出一個電信號是微弱的電荷，而且傳感器技術本身有很大內阻，故輸出能量甚微，這給后接電路發展帶來具有一定經濟困難。 為此，通常把傳感器網絡信號先輸到高輸入系統阻抗的前置放大器。經過阻抗變換自己以后，方可用于企業一般的放大、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用

圖一 壓電式加速度計

常用壓電加速度計的結構如圖1所示。s是彈簧，M是質量，B是底座，P是壓電元件，R是夾緊環。圖A是中心安裝的壓縮型，其中壓電元件的質量彈簧系統安裝在與底座連接的圓形中心柱上。這種結構具有高諧振頻率。但當底座B與測試對象連接時，如果底座B變形，會直接影響拾音器的輸出。另外，測試對象和環境的溫度變化會影響壓電元件，改變預緊力，容易導致溫度漂移。圖C為三角形剪切形狀，壓電元件卡環卡在三角形中心柱上。當加速度計感受到軸向振動時，壓電元件承受剪切應力。這種結構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是環形剪切型，結構簡單，可以做成極小且諧振頻率很高的加速度計。環形質量被粘附到安裝在中心柱上的環形壓電元件上。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用

圖2壓電加速度計的幅頻特征曲線

加速度計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，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的固定條件有關，加速度計出廠時給出的幅頻曲線是在剛性連接的固定條件下得到的。實際的固定方式往往很難實現剛性連接，所以共振頻率和上限頻率會降低。加速度計和試樣的各種固定方法見圖3。