如何检验振动传感器的基本性能？

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2019-07-17

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摘要振动传感器的被测变量（振动参数）为振幅、速度和加速度这3个基本特征量。所以，检验振动传感器的目的和要求是建立振幅、速度和加速度的大小与输出信号量值之间的特性关系。

　　振动传感器的被测变量（振动参数）为振幅、速度和加速度这3个基本特征量。所以，检验振动传感器的目的和要求是建立振幅、速度和加速度的大小与输出信号量值之间的特性关系。

　　1）基本量之间的关系

　　若质点（或物体）沿一直线方向作往复运动，其位移可用X=x0 sin wt来表示，这种运动称为正弦振动。x0为振幅，w为振动的角频率。正弦振动的振幅、速度和加速度之间有如下关系：

　　上式表明正弦振动的位移、速度和加速度都是时间的正弦函数，其峰值v0=wx0，a0=w2x0

　　由于所有周期性的动态信号都可以分解成不同频率和幅度的正弦信号的叠加，因此振动传感器检验时，以标准正弦信号作为其输人信号。

　　2）测量设备

　　振动的测量设备中，最常用的为振动台。振动台按工作原理可分为机械式、液压式和电磁式等。由于电磁振动台具有失真度小、测量频率高和调节方便等多优点，是目前应用最广泛的设备。

　　振动台的频率由激振频率而定，振动振幅可由激光测振仪进行测量。另一种方法是把标准加速度传感器装在振动台上，作为标准振动量的参比基准，由于这种测量方法比较简单，所以是目前使用中最广泛的形式。

　　3）安装要求

　　在振动台上安装传感器时，应注意传感器的工作轴线与振动台的垂直振动轴相一致。同时，由于振动台面上各点的振幅并不完全相同，所以被测传感器应尽可能安装在标准检测装置附近，以得到较精确的测量值。

　　4）振动位移检验程序

　　由振动台顺序给出频率一定，且振幅值为被测传感器测量上限值的0%，20%，40%，60%，80%和100%的标准振幅值，同时，以相应的检测仪器记录或读出传感器的输出信号值。测量次数应不少于3次。然后，将测量得到的结果列于校准数据处理表中，经过计算和处理，以确定传感器的各项基本特性和误差。

　　5）振动速度检验程序

　　由振动台顺序给出频率一定，速度为传感器测量上限值的0%，20%，40%，60%，80%和100%的标准值。同时，以相应的检测仪器记录或读出传感器的输出信号值。测量次数应不少于3次。然后，将测量得到的结果列于校准数据处理表中，经过计算和处理，以确定传感器的各项基本特性和误差。

　　6）振动加速度检验程序

　　振动加速度的测量方法通常有3种，即基本测量法、谐振测量法和冲击测量法。

　　•基本测置法

　　由振动台顺序给出振动加速度为被测传感器测量上限值的0%，20%，40%，60%，80%和100%的标准值。同时，以相应的检测仪器记录或读出传感器的输出信号值，然后将多次测量的数据经过计算和处理，以确定传感器的各项基本特性和误差。

　　•谐振测量法

　　将谐振梁安装在振动台面上，如图6-15所示。启动振动台，使工作频率处于振梁的谐振频率。由于谐振梁的品质因数很高，因此可以得到较大的加速度值。

　　如果移动传感器和配重块在谐振梁上的位置，将改变谐振频率和振动加速度值。

　　•冲击测置法

　　将被测传感器刚性地连接在落锤上面，如图6-16所示。当落锤自由下落时，由测力传感器测得碰撞时的冲击力。然后计算得到冲击加速度a为

式中，F——冲击力；M——落锤质量；m——被测传感器质量。

　　7）频率特性检验程序

　　频率特性表示了振动传感器的频率测量范围和产生的误差。因此，对于测量振动、位移、速度或加速度的传感器都应进行频率特性的检验。通常在测试规程中，振动位移传感器以振幅（动态位移）为恒定值，振动速度传感器以速度为恒定值，振动加速度传感器以加速度为恒定值。在改变传感器测量频率的情况下，记录或读出传感器的输出信号。振动传感器的频率特性测量方法常用逐点比较法和连续扫描法。

　　逐点比较法是由振动台顺序给出振动加速度（或位移、速度）为恒定值，频率为被测传感器工作频率自下限至上限区域内，按线性或对数均匀地选择不少于7个测量点，读出相应被测传感器的频率-加速度（或位移、速度）的测量数据，经处理后就可确定被测传感器的频率特性。

　　连续扫描法也称频响曲线测量法，图6-17为用连续扫描法进行振动加速度测量的实例。