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加速计

加速度测量简介

加速计是测量振动或结构运动加速度的一种设备。由于振动或运动改变(加速)产生的力将导致质量“挤压”压电材料,从而产生与所施加力成比例的电荷。由于电荷与受力成比例,并且质量为常数,因此电荷也与加速度成比例。



Accelerometers

详细了解加速计

压电式力传感器

压电式力传感器几乎同一块比较匀称的港片一样坚硬。这种刚强度允许传感器直接插入机器中,成为机器结构的一部分。

加速计种类

有两种类型的压电加速度计(振动传感器)。第一种类型是“高阻抗”电荷输出加速度计。在此类型的加速度计中,压电晶体产生的电荷直接连接到测量仪器。电荷输出需要研究机构中常见的特殊容器和仪器。此类型的加速度计还在无法使用低阻抗型号的高温应用(>120C)中使用。

第二种类型的加速度计是低阻抗输出加速度计。低阻抗加速度计将电荷加速度计作为其前端,但通过微型内置微电路和FET晶体管将该电荷转换成低电阻电压,从而轻松地与标准仪器连接。此类型的加速度计在工业中常用。像ACC-PS1这样的加速度计电源,可为18至24V @ 2mA恒定电流的微电路供电,并消除直流偏置电平,它们通常产生高达+/- 5V的零基输出信号,具体取决于加速度计的mV/g等级。所有OMEGA(R)加速度计均为此低阻抗类型。

加速计规格


动态范围是输出信号失真或削波之前加速度计可以测量的+/-最大振幅。通常以g为单位指定。

动态范围是输出信号失真或削波之前加速度计可以测量的+/-最大振幅。通常以g为单位指定。

接地 - 加速度计中有两种信号接地。外壳接地的加速度计将信号低端连接到其外壳。由于外壳是信号路径的组成部分并且可能连接到导电材料,因此使用此类型的加速度计时必须谨慎,以避免来自接地平面的噪声。接地隔离的加速度计将电气组件与外壳隔离,因此不容易受接地感应噪声的影响。

频率上限是输出超过规定输出偏差时的频率。该项通常通过加速度计的机械共振控制。

低频截止是输出开始低于规定精度时的频率。输出不会“截止”,但低频时灵敏度会迅速下降。

噪声 - 电子噪声由放大电路产生。噪声可以指定宽频(在频谱上指定)或频谱(在特定频率指定)。噪声水平以g为单位指定,即0.0025 g 2-25,000 Hz。噪声通常随着频率增高而下降,因此低频噪声问题比高频严重得多。

如何选择加速计?


1. 要监测的振幅是多少?

2. 要监测的频率范围是多少?

3. 安装的温度范围是多少?

4. 要监测的采样大小和形状如何?

5. 是否有电磁场?

6. 该区域中是否有高水平的电气噪声?

7. 要安装加速度计的表面是否接地?

8. 环境是否有腐蚀性?

9. 该区域是否需要本质安全或防爆仪器?

10. 该区域是否潮湿或者为冲洗区?

共振频率是传感器共振或振铃的频率。频率测量值应远低于加速度计的共振频率。

灵敏度是以g为单位测量的特定受力产生的输出电压。加速度计通常分为两类 - 产生10 mV/g或100 mV/g。交流输出电压的频率将匹配振动的频率。输出水平将与振动的振幅成比例。低输出加速度计用于测量高振动水平,而高输出加速度计用于测量低水平振动。

温度灵敏度是每度测量温度的电压输出。传感器进行温度补偿,以保持温度变化引起的输出变化位于指定限制范围内。

温度范围通过将电荷转换为低电阻输出的电子微电路进行限制。通常该范围是-50至120C。

其他考虑事项:


加速度计的质量应显著小于要监测的系统的质量。

加速度计的动态范围应比采样的预期振幅范围更广泛。

加速度计的频率范围应适应预期的频率范围。

加速度计的灵敏度应产生与现有仪器兼容的电气输出。使用低灵敏度加速度计测量高振幅振动,反之使用高灵敏度加速度计测量低振幅振动。

选择正确的加速计

优质加速计 优质加速计
这些加速计通过优选的晶体制造,使用低噪声电路以生产优秀、低噪声的加速度计。其316L不锈钢的钢制外壳针对环境密封,因此它们适用于恶劣的工业环境。它们还提供FM和CSA本质安全选件。ACC793是标准顶部电缆配置,而ACC797低轮廓侧面电缆配置。
工业级加速计 工业级加速计
工业级加速计是工业主力设备。它们用于从机床到油漆搅拌器的所有组件。OMEGA有四种型号可供选择。ACC101(图示)是一款高质量低成本的加速度计,用于通用应用。ACC 102A采用密封结构,用于恶劣环境,拥有固定电缆并且重量仅50克。ACC786A(顶部电缆)和ACC787A(侧面电缆)均为密封式,拥有针对天气密封的分体式电缆。
高振动加速计 高振动加速计
用于监测振动水平的加速计的输出(10 mV/g)和质量比工业加速度计低。ACC103重量为15克,可以监测高达500 g的振动水平。它是螺栓安装设计,旨在用于振动台、振动实验室以及重工业机床。ACC104重量仅1.5克,旨在用于粘合安装。两种型号的频率范围均为3至10kHz,动态范围+/- 500 g。
三轴加速计 三轴加速计
三轴加速计在三个轴X、Y和Z方向测量振动。它们有三个定位的晶体,以便每个晶体对不同轴方向的振动作出反应。输出有三个信号,每个代表三个轴之一的振动。ACC301拥有轻型钛金属结构,在3至10 kHz的频率范围内10 mV/g输出的动态范围为+/-500 g。

常见问题

安装加速计

传感器必须直接安装到机器表面才能正确测量振动。这可通过几种类型的安装件完成:

- 平板磁体安装件
- 2极磁体安装件
- 粘合剂(环氧树脂/氰基丙烯酸盐)
- 安装螺栓
- 隔离螺栓

磁体安装件通常是临时安装件。
磁体安装件用于将加速度计安装到机床、结构和电机中常见的铁磁材料。它们可以在不同场所轻松重新定位传感器,从而实现多位置读数。二极磁体安装件用于将加速度计安装到弯曲的铁磁表面。

粘合剂和螺栓被视为永久安装件。
如环氧树脂或氰基丙烯酸盐之类的粘合剂已证明可为大多数应用提供满意的粘合。使薄膜尽可能薄,以免由于薄膜灵活性导致不必要的振动减缓。要卸下粘合安装的加速度计,请在外壳的扳手平面上使用扳手,扭动以破坏粘合。请勿使用锤子。撞击加速度计将导致其损坏。

安装螺栓是首选的安装方法。
它们需要将结构钻孔并加工螺纹,但提供坚固可靠的安装。请确保遵循指定的扭矩设置,以免损坏传感器或剥离螺纹。

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