振动测量加速度计

加速度计使用质量弹簧系统受到的力与输出的响应成正比,广泛使用在各种研究和行业测试应用行业。Brüel & Kjær电荷式和CCLD传感器采用ICP©、DeltaTron ™和TEDS技术,可轻松设置和一致测量。有一系列应用于不同场合的单轴和三轴加速度计供您选择。联系您当地的Brüel & Kjær销售代表,或了解更多有关我们的加速度传感器类型和规格,以选择您的传感器。

加速度计规格
Accelerometer Types

内容

1.什么是加速度计?
2.三轴加速度计
3.信号调理/前放大器
4.选择您的加速度计
5.加速度计规格


什么是加速度计?

加速度计是一种机电传感器,它在其输出端子上产生与其受到的加速度成比例的电输出。输出信号可以通过电子方式处理并在仪表或其它合适的指示设备上读取。

Brüel & Kjær加速度计的有源元件由压电盘或压电片组成,由振动质量加载并通过夹紧装置固定。

压电单元产生与施加的力成比例的电荷。当加速度计受到振动时,质量弹簧系统的惯性质量对压电单元施加可变力,与惯性质量的加速度成比例。

我们的各种传感器设计都是这样说明的:

加速度计设计

加速度计前置放大器

除了具有内置前置放大器的DeltaTron加速度计外,Brüel & Kjær电荷加速度计的输出需要通过前置放大器。

推荐使用电荷放大器,Brüel & Kjær为此目的生产了多种高性能前置放大器。  使用电荷前置放大器,您可以在不改变加速度计和前置放大器组合的指定灵敏度的情况下使用非常长的连接电缆。

由于便于校准和测量通常与整体增益和频率范围同样重要,因此大多数Brüel & Kjær加速度计前置放大器都有以下一个或多个信号调理辅助工具:

振动前置放大器了解更多
信号调理
  • 灵敏度调节网络允许直接输入前置放大器上的传感器灵敏度,从而提供统一的系统灵敏度。
  • 积分网络自动将测量的加速度转换为速度和位移信号。
  • 高通和低通滤波器允许在前置放大器上选择不同的下限和上限频率,以便从测量中排除不需要的信号和加速度计谐振的影响。

单轴和三轴加速度计

三轴加速度计用于同时在三个相互垂直方向(轴)上进行振动测量。经验法则,三轴加速度计比普通单轴传感器提供更多的测量信息。

加速度计图

通常,三轴加速度计由三个单独的加速度计组成,安装在相差90度的同一个外壳中。但是,这限制了加速度计的最小尺寸,并意味着每个轴都有不同的参考点。

Brüel & Kjær应用正交剪切型设计了多款非常紧凑的三轴加速度计,其中所有轴都具有相同的参考点。这种设计还可确保准确和一致的测量,即使加速度计暴露在复杂的振动模式下也是如此。

选择您的加速度计

选择加速度计时,为了实现测试应用程序和环境的最佳结果,您需要注意以下规格:

 

规格


划一增益和“V”
灵敏度
频率响应
动态范围
校准

 

划一增益和“V”

我们列出了“V”类型以及划一增益传感器类型:

“V”类型:没有划一增益类型的传感器由类型名称中的“V”后缀识别。这两种类型之间的区别在于,校准图表上的“V”类型(灵敏度除外)的所有规格都是典型的。

相比之下,单划一增益加速度计的灵敏度和其他参数保证在严格的公差范围内,无需重新校准即可轻松互换。

划一增益灵敏度:该类型名次表示,测量的加速度计灵敏度已在制造过程中调整到标称值的2%以内,例如(10dB步长)、1、3.16或10pC/ms—2


电荷和电压灵敏度

压电加速度计可以被视为电荷或电压源。传感器灵敏度定义为其输出与其受到的加速度的比值。这表示为单位加速度的电荷量(例如pC/ms—2)或单位加速度的电压(例如mV/ms—2)。

压电加速度计的等效电路无内置前置放大器的加速度计的等效电路图

各个校准图表中给出的灵敏度是在160Hz下测量的,加速度为100ms—2。对于99.9%的置信度,出厂校准的准确度为±2%,包括随加速度计提供的连接电缆的影响。 

横向灵敏度

加速度计对正常于主灵敏度轴的加速度略敏感。这种横向灵敏度是在出厂校准过程中使用30Hz和100ms—2激励测量的,并以相应主轴灵敏度的百分比给出。

加速度计横向灵敏度加速度计对主轴和横轴振动的相对响应


频率响应和范围

规格中给出的频率上限为计算为安装谐振频率的30%和22%,误差分别小于10%和5%。这些计算假设加速度计已正确固定到测试样本上,因为安装不良可能会对装入的共振频率产生显著影响。

加速度计的低频响应主要取决于测量设置中使用的前置放大器的类型。

横向共振频率:横向共振频率的典型值是通过将加速度计安装在刚或铍立方体侧面并在校准激振器上校准获得的。

相位响应和阻尼:  Brüel & Kjær加速度计的低阻尼保证了在各个频率响应曲线上绘制的单一、明确定义的共振峰值。

加速度计灵敏度加速计在任何方向的横向灵敏度(已知最大横向灵敏度时)。


动态范围:上限和下限

动态范围定义了其电输出与应用于其基座的加速度直接成比例的范围。

上限:  一般来说,加速度计越小,可以使用的振动量级就越高。上限取决于振动的类型,由压电元件的预应力以及元件的机械强度决定。

对于内置前置放大器的加速度计,规格中列出的最大冲击和连续振动限值是测量极限。对于运输和搬运,规定了最大非破坏性冲击,对于任何方向而言,最大冲击和连续振动限值均为安装共振频率的三分之一的频率。

在测量短时间瞬态信号时,必须注意避免由于加速度计的高频共振而造成的振铃效应。半正弦冲击脉冲获得小于5%的幅度误差的一般经验法则是确保脉冲持续时间超过10//fr,其中10/fr是加速度计的安装谐振频率。

下限:从理论上讲,压电加速度计的输出是线性的,直到热噪声引起的惯性质量的加速度,但是,测量系统的噪声水平和进行测量的环境规定了一个实际的下限。


校准和稳定性

Brüel & Kjær加速度计在制造和组装的所有阶段都经过彻底检查和检查。每个加速度计都经过广泛的校准程序和人工老化过程,以确保完全可预测的性能和稳定的运行。

Brüel & Kjær压电加速度计的校准是通过与一个参考标准加速度计进行背对背比较,校准在Danish Primary Laboratory of Acoustics(DPLA)校准,并由American National Institute of Science and Technology(NIST)和德国Physikalisch—Stundesanstalt(PTB)检查实现可追溯性。

背对背比较的整体准确度为2%,置信水平为99.9%(99%的置信水平为1.6%),而对于干涉测量法,准确度优于±0.6%,置信水平为99%。

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TRANSDUCER SMART SETUP


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校准。


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