振動(dòng)傳感器選型

拓芯電子TX9系列振動(dòng)傳感器選型指標(biāo)

物理特點(diǎn)：

敏感材料：對(duì)于壓電式和ICP型傳感器多半采用石英晶體和壓電陶瓷作為敏感材料。拓芯電子公司旗下TX9系列振動(dòng)傳感器受傳感器巨大前景的影響，中國(guó)的傳感器企業(yè)也在不斷增多。石英晶體的介電和壓電常數(shù)的溫度穩(wěn)定性好，適于做工作溫度很寬的傳感器。具有壓電效應(yīng)的壓電陶瓷是人工合成的，原始的壓電陶瓷不具有壓電效應(yīng)。由于壓電陶瓷制作工藝更方便、耐濕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)今的壓電傳感器多半采用壓電陶瓷作為敏感材料。

物理特性：

尺寸和質(zhì)量：加速度傳感器外形以圓柱體和六面體居多，而圓柱形的加速度計(jì)又分頂部出線和側(cè)面出線兩種方式。2、MEMS傳感器與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。選擇振動(dòng)傳感器的外形尺寸時(shí)，主要受安裝位置空間的影響，對(duì)于安裝位置空間有限的測(cè)點(diǎn)，則必須選擇合適的傳感器外形尺寸。另一方面，在選擇傳感器類型時(shí)，還必須考慮傳感器本身的重量帶來的附加質(zhì)量的影響，特別是測(cè)試輕質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，傳感器本身重量影響顯著。可能對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)總質(zhì)量來說，傳感器的總質(zhì)量很少，但是，參與振動(dòng)的不是結(jié)構(gòu)的全部質(zhì)量，而是參與振動(dòng)的那部分質(zhì)量，稱為有效質(zhì)量，此時(shí)，傳感器的總質(zhì)量可能相對(duì)于結(jié)構(gòu)的有效質(zhì)量會(huì)很大，此時(shí)傳感器附加質(zhì)量的影響會(huì)很明顯。另外，傳感器安裝時(shí)，可能還會(huì)使用工裝，此時(shí)工裝的質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)幅值會(huì)存在影響。對(duì)于一些小巧輕型的結(jié)構(gòu)振動(dòng)或在薄板上測(cè)量振動(dòng)參數(shù)時(shí)，傳感器和固定件質(zhì)量引起的“額外”荷載可能會(huì)改變結(jié)構(gòu)的原始振動(dòng)，從而使測(cè)得結(jié)果無效。因此，在這種情況下應(yīng)該使用小而輕的傳感器，估算加速度計(jì)質(zhì)量—荷載的影響。

ar =as*ms/(ms ma)

式中，ar——帶有加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)；

as——不帶有加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)；

ms——待裝加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)“部件”的等效質(zhì)量；

ma——加速度計(jì)的質(zhì)量。

因此，應(yīng)注意因附加質(zhì)量而改變結(jié)構(gòu)振動(dòng)的幅值和頻率，這在大型的工程結(jié)構(gòu)測(cè)試中，并不突出，而對(duì)小型的機(jī)械零部件影響較大，測(cè)試分析中要考慮。

振動(dòng)傳感器

振動(dòng)傳感器要解決的問題

在“輸入-振動(dòng)系統(tǒng)-輸出”模型中，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)（輸出）等于激勵(lì)（輸入）乘以振動(dòng)系統(tǒng)的頻響函數(shù)，如果知道這三個(gè)參數(shù)中的兩個(gè)就可以確定第三個(gè)。振動(dòng)問題的提法根據(jù)確定或求解這三個(gè)參數(shù)中的一個(gè)，可分成三類。

類：已知輸入和振動(dòng)系統(tǒng)，求解響應(yīng)，也稱之為響應(yīng)分析。5℃測(cè)量范圍-40~120℃通道數(shù)1環(huán)境沖擊極限35g環(huán)境溫度范圍-40~85℃。這一類是工程振動(dòng)問題中基本和常見的問題。這一類主要任務(wù)在于驗(yàn)證產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)在特定的運(yùn)行狀態(tài)下的響應(yīng)是否滿足設(shè)計(jì)要求或預(yù)定的安全要求。比方在NVH領(lǐng)域，基本的振動(dòng)噪聲測(cè)量，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，則屬于這一類問題。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行響應(yīng)分析，如果響應(yīng)不滿足設(shè)計(jì)要求，則需要修改，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止，從而確定終的設(shè)計(jì)方案，所以，這一過程也稱之為振動(dòng)設(shè)計(jì)。即在特定輸入的情況下（輸入已知，比方特定的運(yùn)行工況），設(shè)計(jì)系統(tǒng)的振動(dòng)特性，使它的響應(yīng)能滿足相應(yīng)的要求或規(guī)范。

第2類：已知激勵(lì)和響應(yīng)，求振動(dòng)系統(tǒng)。橫向效應(yīng)靈敏度越低，性能越好，但是相對(duì)而言，傳感器都存在一定的橫向效應(yīng)，通常標(biāo)稱橫向效應(yīng)<。這一類問題也稱為系統(tǒng)辨識(shí)，即對(duì)待求的振動(dòng)系統(tǒng)獲得相應(yīng)的參數(shù)，這些參數(shù)包括物理參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，在振動(dòng)領(lǐng)域，更注重的是動(dòng)力學(xué)參數(shù)，即頻率、阻尼和模態(tài)振型。通?？梢酝ㄟ^數(shù)值方法或試驗(yàn)方法獲得這些動(dòng)力學(xué)參數(shù)，也就是所謂的模態(tài)分析。如試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，通過對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)，測(cè)量結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，從而確定系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。

第3類：已知振動(dòng)系統(tǒng)和響應(yīng)，求輸入。拓芯電子TX9系列加速度傳感器優(yōu)勢(shì)位移傳感器適用于低頻測(cè)量，速度傳感器適用于中頻測(cè)量，加速度傳感器適用于中高頻測(cè)量。這類問題也稱為環(huán)境預(yù)測(cè)或載荷識(shí)別。在汽車NVH領(lǐng)域常見的兩類試驗(yàn)則屬于這種情況，類是TPA分析中的載荷識(shí)別，通過測(cè)量工況數(shù)據(jù)和頻響函數(shù)來計(jì)算路徑處的載荷，即輸入。第二類是路試，為了評(píng)估汽車或其零部件的可靠性，需要實(shí)地紀(jì)錄汽車在各種不同路況下的響應(yīng)，以評(píng)估汽車受到怎樣的環(huán)境激勵(lì)，這樣才能有根據(jù)地設(shè)計(jì)可靠的產(chǎn)品。但是由于物理環(huán)境的隨機(jī)性，因此，在處理這類問題上，除了振動(dòng)理論之外，還需要隨機(jī)過程和統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的知識(shí)。