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振動傳感器選型

拓芯電子TX9系列振動傳感器選型指標

物理特點：

敏感材料：對于壓電式和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系列振動傳感器受傳感器巨大前景的影響，中國的傳感器企業也在不斷增多。石英晶體的介電和壓電常數的溫度穩定性好，適于做工作溫度很寬的傳感器。具有壓電效應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。由于壓電陶瓷制作工藝更方便、耐濕、耐高溫等優點，當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又分頂部出線和側面出線兩種方式。2、MEMS傳感器與傳統的傳感器相比，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、易于集成和實現智能化的特點。選擇振動傳感器的外形尺寸時，主要受安裝位置空間的影響，對于安裝位置空間有限的測點，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，還必須考慮傳感器本身的重量帶來的附加質量的影響，特別是測試輕質結構時，傳感器本身重量影響顯著。可能對待測結構總質量來說，傳感器的總質量很少，但是，參與振動的不是結構的全部質量，而是參與振動的那部分質量，稱為有效質量，此時，傳感器的總質量可能相對于結構的有效質量會很大，此時傳感器附加質量的影響會很明顯。另外，傳感器安裝時，可能還會使用工裝，此時工裝的質量對結構振動幅值會存在影響。對于一些小巧輕型的結構振動或在薄板上測量振動參數時，傳感器和固定件質量引起的“額外”荷載可能會改變結構的原始振動，從而使測得結果無效。因此，在這種情況下應該使用小而輕的傳感器，估算加速度計質量—荷載的影響。

ar =as*ms/(ms ma)

式中，ar——帶有加速度計的結構加速度響應；

as——不帶有加速度計的結構加速度響應；

ms——待裝加速度計的結構“部件”的等效質量；

ma——加速度計的質量。

因此，應注意因附加質量而改變結構振動的幅值和頻率，這在大型的工程結構測試中，并不突出，而對小型的機械零部件影響較大，測試分析中要考慮。

振動傳感器

振動傳感器要解決的問題

在“輸入-振動系統-輸出”模型中，結構的響應（輸出）等于激勵（輸入）乘以振動系統的頻響函數，如果知道這三個參數中的兩個就可以確定第三個。振動問題的提法根據確定或求解這三個參數中的一個，可分成三類。

類：已知輸入和振動系統，求解響應，也稱之為響應分析。5℃測量范圍-40~120℃通道數1環境沖擊極限35g環境溫度范圍-40~85℃。這一類是工程振動問題中基本和常見的問題。這一類主要任務在于驗證產品或結構在特定的運行狀態下的響應是否滿足設計要求或預定的安全要求。比方在NVH領域，基本的振動噪聲測量，對測量數據進行分析，則屬于這一類問題。在產品設計階段，對設計方案進行響應分析，如果響應不滿足設計要求，則需要修改，直到達到設計要求為止，從而確定終的設計方案，所以，這一過程也稱之為振動設計。即在特定輸入的情況下（輸入已知，比方特定的運行工況），設計系統的振動特性，使它的響應能滿足相應的要求或規范。

第2類：已知激勵和響應，求振動系統。橫向效應靈敏度越低，性能越好，但是相對而言，傳感器都存在一定的橫向效應，通常標稱橫向效應<。這一類問題也稱為系統辨識，即對待求的振動系統獲得相應的參數，這些參數包括物理參數和動力學參數，在振動領域，更注重的是動力學參數，即頻率、阻尼和模態振型。通常可以通過數值方法或試驗方法獲得這些動力學參數，也就是所謂的模態分析。如試驗模態分析，通過對待測結構進行激勵，測量結構的響應，從而確定系統的模態參數。

第3類：已知振動系統和響應，求輸入。拓芯電子TX9系列加速度傳感器優勢位移傳感器適用于低頻測量，速度傳感器適用于中頻測量，加速度傳感器適用于中高頻測量。這類問題也稱為環境預測或載荷識別。在汽車NVH領域常見的兩類試驗則屬于這種情況，類是TPA分析中的載荷識別，通過測量工況數據和頻響函數來計算路徑處的載荷，即輸入。第二類是路試，為了評估汽車或其零部件的可靠性，需要實地紀錄汽車在各種不同路況下的響應，以評估汽車受到怎樣的環境激勵，這樣才能有根據地設計可靠的產品。但是由于物理環境的隨機性，因此，在處理這類問題上，除了振動理論之外，還需要隨機過程和統計學方面的知識。