加速度振動(dòng)傳感器靈敏度的選擇

    制造商在產(chǎn)品介紹或說(shuō)明書(shū)中一般都給出傳感器的靈敏度和    考量 程范圍，目的是讓用戶(hù)在選擇不同靈敏度的加速度傳感器時(shí)能方便地選 出合適的產(chǎn)品，zui小加速度測(cè)量值也稱(chēng)zui小分辨率，考慮到后級(jí)放大電 路噪聲問(wèn)題，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離zui小可用值，以確保*信噪比。zui大測(cè)量極限要考慮加速度傳感器自身的非線性影響和后續(xù)儀器的zui大輸出電壓。
估算方法：zui大被測(cè)加速度×傳感器電荷（電壓）靈敏度，其數(shù)值是否 超過(guò)配套儀器的zui大輸入電荷（電壓）值。建議如已知被測(cè)加速度范圍 可在傳感器指標(biāo)中的"    考量程范圍"中選擇（兼顧頻響、重量  ，） 同   時(shí)，在頻響、質(zhì)量允許的情況下，盡量選擇高靈敏度的傳感器，以提高后續(xù)儀器輸入信號(hào)，提高信噪比。在兼顧頻響、質(zhì)量的同時(shí)，可    照以下范圍選擇傳感器靈敏度：以電荷輸出型壓電加速度傳感器為例：
    1、土木工程和超大型機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)在 0.1g-10g  （1g=9.81m/s  2）左右，可選電荷靈敏度在300pC/ms  -2   30pC/ms  -2  的壓電加速度傳感器，屬于電荷輸出型壓電加速度傳感器
    2、特殊的土木結(jié)構(gòu)（如樁基）和機(jī)械設(shè)備的振  動(dòng)在   100ms  -2  1000ms  -2，可選擇20pC/ms  -2  2pC/ms  -2  的加速度傳感器。
    3、沖擊，碰撞測(cè)量量程一般   10000ms-20.2pC/ms  -2   0.002pC/ms  -2 的加速度傳感器。

頻率選擇
    1000000ms  -2，可選則傳感器靈敏度是制造商給出的加速度傳感器的頻響    線是用螺釘剛性連接安裝的。
    一般將    線分成二段：諧振頻率和使用頻率。使用頻率是按靈敏度偏差 給出的，有±10、±5、±3dB。諧振頻率一般是避開(kāi)不用的，但也有 特例，如軸承故障檢測(cè)。選擇加速度傳感器的頻率范圍應(yīng)高于被測(cè)試件的振動(dòng)頻率。有倍頻 分析要求的加速度傳感器頻率響應(yīng)應(yīng)更高。土木工程一般是低頻振動(dòng)， 加速度傳感器頻率響應(yīng)范圍可選擇 0.2Hz1kHz，機(jī)械設(shè)備一般是中頻 段，可根據(jù)設(shè)備轉(zhuǎn)速、設(shè)備剛度等因素綜合估算振動(dòng)頻率，選擇0.5Hz  5kHz  的加速度傳感器。如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在  3000rms  時(shí)，除以  60s  此時(shí)它的 主頻率為50Hz。碰撞、沖擊測(cè)量高頻居多。
    加速度傳感器的安裝方式不同也會(huì)改變使用頻響（對(duì)振動(dòng)值影響不 大）。
    安裝面要平整、光潔，安裝選擇應(yīng)根據(jù)方便、安全的原則。我們給 出同一只  AD500S  加速度傳感器不同安裝方式的使用頻率：螺釘剛性連接 （±1*）10kHz；環(huán)氧膠或"502"粘接安裝  6kHz；磁力吸座安裝 2kHz；雙面膠安裝  1kHz。由此可見(jiàn)，安裝方式的不同對(duì)測(cè)試頻率的響應(yīng) 影響很大，應(yīng)注意選擇。加速度傳感器的質(zhì)量、靈敏度與使用頻率成反比，靈敏度高，質(zhì)量 大，使用頻率低，這也是選擇的技巧。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)
    內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指敏感材料晶體片感受振動(dòng)的方式及安裝形式。有壓縮 和剪切兩大類(lèi)，常見(jiàn)的有中心壓縮、平面剪切、三角剪切、環(huán)型剪切。
    中心壓縮型頻響高于剪切型，剪切型對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好于中心壓縮型。如 配用積分型電荷放大器測(cè)量速度、位移時(shí)，選用剪切型產(chǎn)品，這樣  所    得的信號(hào)波動(dòng)小，穩(wěn)定性好。

內(nèi)置電路
    內(nèi)置的概念是將放大電路置于加速度傳感器內(nèi)，成為具有電壓輸出 功能的傳感元件。它可分雙電源（四線）和單電源（二線、帶偏置，又稱(chēng)  ICP）  兩種，下面所指內(nèi)裝電路專(zhuān)指ICP型。目前，內(nèi)置電路傳感器一般是與 數(shù)據(jù)采集儀配套，在國(guó)內(nèi)使用較多的方面是用于機(jī)械故障、樁基檢測(cè)，  不少在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目上也在使用該類(lèi)產(chǎn)品。    ICP  型加速度傳感器的供電和信號(hào)輸出共用一根線。其特點(diǎn)是：低阻 抗輸出，抗干擾，噪聲小，性能價(jià)格比高，安裝方便，尤其適于多點(diǎn)測(cè)量， 穩(wěn)定可靠、抗潮濕、抗粉塵、抗有害氣體。  內(nèi)置電路傳感器靈敏度的選型計(jì)算：被測(cè)加速度值（g）=zui大輸出電壓（mV）/傳感器靈敏度（mV/g）如 選用目前zui為通用的100mV/g,  可測(cè) 50g  以?xún)?nèi)振動(dòng)，如測(cè)量 100g，則用 50mV/g  的加速度計(jì)，其余以此類(lèi)推。

環(huán)境影響
    某些測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境較為惡劣，考慮的因素較多，如防水、高溫、  安裝位置、強(qiáng)磁電場(chǎng)及地電回路等，均會(huì)給測(cè)量帶來(lái)很大的影響。
    防水：防水有兩個(gè)概念，淺層防水和深層防水，尤以深層防水為難，  如三峽工程*船閘閘門(mén)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)，水深近百米，它涉及地回路干擾、 高壓滲水、導(dǎo)線防護(hù)、長(zhǎng)期可靠性等諸多問(wèn)題。
    高溫：多數(shù)廠商給出的傳感器溫度范圍為可用值，而不是高溫狀況 的靈敏度，實(shí)際上，高溫時(shí)靈敏度偏差較大，特殊用戶(hù)應(yīng)向廠商索取的高溫時(shí)的靈敏度指標(biāo)，靈敏度指標(biāo)是保證測(cè)試準(zhǔn)確的關(guān)鍵。
    位置限制：加速度傳感器*安裝在現(xiàn)場(chǎng)會(huì)受到人為碰撞，應(yīng)選擇 工業(yè)型長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)加速度傳感器，它采用外加防護(hù)罩，三角法蘭安裝，具 有對(duì)地絕 、防塵的作用。對(duì)出線方向有要求的可向制造商提出。對(duì)于 不能觸及的部位，可用手持式加速度傳感器（帶長(zhǎng)探針）。
    絕地電回路及磁電場(chǎng)：對(duì)磁電場(chǎng)較強(qiáng)的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)選擇特殊 外殼材料的加速度傳感器和導(dǎo)線，此類(lèi)研究國(guó)內(nèi)還比較少見(jiàn)。對(duì)于兩點(diǎn)接 地、潮濕等現(xiàn)場(chǎng)，要解決好測(cè)試干擾則可采用浮地或絕    型加速度傳感 器，同時(shí)要考慮導(dǎo)線接頭的防護(hù)。為了克服兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地產(chǎn)生地電回路電流對(duì)測(cè)試的影響，可以選 用浮地或絕    傳感器。沒(méi)有特殊要求且干擾不大的工況，可用絕    型加 速度傳感器，而*型監(jiān)測(cè)或干擾大的工況則應(yīng)采用浮地型。這二種命 名的區(qū)別在于絕    型產(chǎn)品的外殼為信號(hào)地，而浮地型產(chǎn)品的外殼為屏蔽層。
    附加質(zhì)量：在振動(dòng)結(jié)構(gòu)上安裝的加速度傳感器的質(zhì)量要小于被測(cè)點(diǎn) 的自身動(dòng)態(tài)質(zhì)量的1/10  即可，認(rèn)為對(duì)被測(cè)信號(hào)的影響可以忽略。

加速度振動(dòng)傳感器配套儀器
    壓電類(lèi)加速度傳感器如是電荷輸出的，可與任何一種高阻輸入的電 荷放大器或具有電荷前置功能的采集器相配，電荷放大器種類(lèi)較多，有 單臺(tái)、多路、積分、準(zhǔn)靜態(tài)，這都要根據(jù)測(cè)量要求來(lái)確定。   也有特例，如直接將壓電傳感器的輸出信號(hào)接入具有一定高阻性能 的三次儀表（如示波器  ，） 同 樣可測(cè)得信號(hào)，但因阻抗匹配不夠，只能 是定性了解動(dòng)態(tài)狀況。   內(nèi)裝 IC  放大器加速度傳感器（ICP  型）專(zhuān)門(mén)有恒流適配器，一臺(tái)恒 流適配器可供多只加速度傳感器的恒流供電及信號(hào)輸出。對(duì)于提供恒流 源供電的數(shù)據(jù)采集儀器，可以將該類(lèi)型傳感器直接接入數(shù)據(jù)采集儀器。 雙電源供電的加速度傳感器可由采集器提供雙電源或用雙路直流穩(wěn)壓電 源供電。