選擇加速度計(jì)時,振動專***必須考慮三個主要方面:幅度范圍,頻率范圍和環(huán)境因素
幅度范圍
用于預(yù)測性維護(hù)應(yīng)用的加速度計(jì)是內(nèi)部放大的ICP®傳感器。這些傳感器采用恒流直流電源供電。電源電壓調(diào)節(jié)在18到28伏之間,直流和電流通過恒流二極管限制在2到20毫安之間。ICP®傳感器的信號輸出是直流偏置交流信號。振動信號,通常為100 mV / g AC,疊加在DC偏壓上。這種直流偏置通常由去耦電容阻斷,因此讀出設(shè)備可以交流耦合。如果12 VDC的正常偏置電平與18 V DC電源一起使用且加速度計(jì)信號為100 mV / g,則***大可測量信號將為50 g或5VAC。通過增加電源電壓或降低加速度計(jì)的靈敏度可以增加該***大電平。
檢查振幅范圍時要考慮的其他標(biāo)準(zhǔn)是可測量的***低振動水平。這被指定為本底噪聲或傳感器的分辨率。傳感器的分辨率由兩個因素決定:內(nèi)部放大器的電噪聲和質(zhì)量/壓電系統(tǒng)的機(jī)械增益。振動質(zhì)量越大,傳感器在放大之前的輸出越大。這種高機(jī)械增益通過在不使用放大器增益的情況下產(chǎn)生大量電信號來改善低電平測量。陶瓷傳感元件通常提供更大的信噪比,允許測量小水平的振動,而不會干擾電噪聲分析。
頻率響應(yīng)
內(nèi)部放大的ICP®加速度計(jì)的頻率響應(yīng)被描述為傳感器提供線性響應(yīng)的頻率范圍。頻率響應(yīng)的上端由機(jī)械剛度和傳感元件中的振動質(zhì)量的大小決定,而低頻范圍由放大器滾降和放電時間常數(shù)控制。圖4顯示了典型的頻率響應(yīng)。
高端頻率響應(yīng)
上端頻率響應(yīng)由公式w =Ök/ m確定,其中w是共振頻率(2pf),k是傳感結(jié)構(gòu)的剛度,m是指地震質(zhì)量的大小。對于給定的剛度,具有大的震動質(zhì)量的傳感器將具有低共振。大的震動質(zhì)量也將產(chǎn)生更高的機(jī)械增益,從而導(dǎo)致更低的噪聲加速度計(jì)具有更高的靈敏度。較小的地震質(zhì)量將產(chǎn)生較少的信號,但將導(dǎo)致具有較高共振頻率的傳感器。使用較小的地震質(zhì)量可以使輸出信號較低,但頻率范圍將更寬,允許以更高的頻率進(jìn)行測量。
剛度是w =Ök/ m方程中的第二個變量,取決于傳感結(jié)構(gòu)。如前所述的彎曲設(shè)計(jì)提供了顯著的機(jī)械增益,但剛度非常低。彎曲設(shè)計(jì)通常具有高輸出,低共振和有限的抗沖擊性。壓縮加速度計(jì)憑借預(yù)加載壓縮螺釘,比彎曲單元具有更高的剛度,因此具有更高的共振和更寬的頻率范圍。如前所述,其他環(huán)境因素如基礎(chǔ)應(yīng)變和熱瞬態(tài)可能會限制其使用。剪切模式傳感器在機(jī)械固定時表現(xiàn)出高剛度并因此具有高共振。對應(yīng)變和熱變換的環(huán)境因素不敏感,將剪切設(shè)計(jì)置于列表的頂部。
低端頻率響應(yīng)
低端由電阻電容電路電控制,該電阻電容確定放電時間常數(shù)(t = R * C)。DTC越高,信號放電越慢,因此低端頻率響應(yīng)越好(見表1)??梢詫TC與漏斗進(jìn)行比較。漏斗底部的開口越小(或時??間常數(shù)越高),水(信號)流出的越少。具有更高DTC的傳感器意味著更好的低端頻率響應(yīng)。如果沒有具有適當(dāng)DTC的傳感器,低頻應(yīng)用通常會無法管理。然而,DTC不僅確定低端頻率響應(yīng),而且也是確定建立時間的主要因素。DTC越高,建立時間越長。(注意:一個保守的經(jīng)驗(yàn)法則是,放電時間常數(shù)的10倍的穩(wěn)定時間將使信號衰減到輸出偏壓的1%以內(nèi)。)幾秒或更長時間的穩(wěn)定時間似乎不太重要對于在一個或兩個點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中工作的人,但是在現(xiàn)場指出數(shù)據(jù)點(diǎn)的人肯定會想到其他方面。因此,通常必須在低頻響應(yīng)和穩(wěn)定時間之間進(jìn)行折衷。