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加速計

加速度測量簡介

加速計是測量振動或結構運動加速度的一種設備。由于振動或運動改變(加速)產生的力將導致質量“擠壓”壓電材料,從而產生與所施加力成比例的電荷。由于電荷與受力成比例,并且質量為常數,因此電荷也與加速度成比例。



Accelerometers

詳細了解加速計

壓電式力傳感器

壓電式力傳感器幾乎同一塊比較勻稱的港片一樣堅硬。這種剛強度允許傳感器直接插入機器中,成為機器結構的一部分。

加速計種類

有兩種類型的壓電加速度計(振動傳感器)。第一種類型是“高阻抗”電荷輸出加速度計。在此類型的加速度計中,壓電晶體產生的電荷直接連接到測量儀器。電荷輸出需要研究機構中常見的特殊容器和儀器。此類型的加速度計還在無法使用低阻抗型號的高溫應用(>120C)中使用。

第二種類型的加速度計是低阻抗輸出加速度計。低阻抗加速度計將電荷加速度計作為其前端,但通過微型內置微電路和FET晶體管將該電荷轉換成低電阻電壓,從而輕松地與標準儀器連接。此類型的加速度計在工業中常用。像ACC-PS1這樣的加速度計電源,可為18至24V @ 2mA恒定電流的微電路供電,并消除直流偏置電平,它們通常產生高達+/- 5V的零基輸出信號,具體取決于加速度計的mV/g等級。所有OMEGA(R)加速度計均為此低阻抗類型。

加速計規格


動態范圍是輸出信號失真或削波之前加速度計可以測量的+/-最大振幅。通常以g為單位指定。

動態范圍是輸出信號失真或削波之前加速度計可以測量的+/-最大振幅。通常以g為單位指定。

接地 - 加速度計中有兩種信號接地。外殼接地的加速度計將信號低端連接到其外殼。由于外殼是信號路徑的組成部分并且可能連接到導電材料,因此使用此類型的加速度計時必須謹慎,以避免來自接地平面的噪聲。接地隔離的加速度計將電氣組件與外殼隔離,因此不容易受接地感應噪聲的影響。

頻率上限是輸出超過規定輸出偏差時的頻率。該項通常通過加速度計的機械共振控制。

低頻截止是輸出開始低于規定精度時的頻率。輸出不會“截止”,但低頻時靈敏度會迅速下降。

噪聲 - 電子噪聲由放大電路產生。噪聲可以指定寬頻(在頻譜上指定)或頻譜(在特定頻率指定)。噪聲水平以g為單位指定,即0.0025 g 2-25,000 Hz。噪聲通常隨著頻率增高而下降,因此低頻噪聲問題比高頻嚴重得多。

如何選擇加速計?


1. 要監測的振幅是多少?

2. 要監測的頻率范圍是多少?

3. 安裝的溫度范圍是多少?

4. 要監測的采樣大小和形狀如何?

5. 是否有電磁場?

6. 該區域中是否有高水平的電氣噪聲?

7. 要安裝加速度計的表面是否接地?

8. 環境是否有腐蝕性?

9. 該區域是否需要本質安全或防爆儀器?

10. 該區域是否潮濕或者為沖洗區?

共振頻率是傳感器共振或振鈴的頻率。頻率測量值應遠低于加速度計的共振頻率。

靈敏度是以g為單位測量的特定受力產生的輸出電壓。加速度計通常分為兩類 - 產生10 mV/g或100 mV/g。交流輸出電壓的頻率將匹配振動的頻率。輸出水平將與振動的振幅成比例。低輸出加速度計用于測量高振動水平,而高輸出加速度計用于測量低水平振動。

溫度靈敏度是每度測量溫度的電壓輸出。傳感器進行溫度補償,以保持溫度變化引起的輸出變化位于指定限制范圍內。

溫度范圍通過將電荷轉換為低電阻輸出的電子微電路進行限制。通常該范圍是-50至120C。

其他考慮事項:


加速度計的質量應顯著小于要監測的系統的質量。

加速度計的動態范圍應比采樣的預期振幅范圍更廣泛。

加速度計的頻率范圍應適應預期的頻率范圍。

加速度計的靈敏度應產生與現有儀器兼容的電氣輸出。使用低靈敏度加速度計測量高振幅振動,反之使用高靈敏度加速度計測量低振幅振動。

選擇正確的加速計

優質加速計 優質加速計
這些加速計通過優選的晶體制造,使用低噪聲電路以生產低噪聲的加速度計。其316L不銹鋼的鋼制外殼針對環境密封,因此它們適用于惡劣的工業環境。它們還提供FM和CSA本質安全選件。ACC793是標準頂部電纜配置,而ACC797低輪廓側面電纜配置。
工業級加速計 工業級加速計
工業級加速計是工業主力設備。它們用于從機床到油漆攪拌器的所有組件。OMEGA有四種型號可供選擇。ACC101(圖示)是一款高質量低成本的加速度計,用于通用應用。ACC 102A采用密封結構,用于惡劣環境,擁有固定電纜并且重量僅50克。ACC786A(頂部電纜)和ACC787A(側面電纜)均為密封式,擁有針對天氣密封的分體式電纜。
高振動加速計 高振動加速計
用于監測振動水平的加速計的輸出(10 mV/g)和質量比工業加速度計低。ACC103重量為15克,可以監測高達500 g的振動水平。它是螺栓安裝設計,旨在用于振動臺、振動實驗室以及重工業機床。ACC104重量僅1.5克,旨在用于粘合安裝。兩種型號的頻率范圍均為3至10kHz,動態范圍+/- 500 g。
三軸加速計 三軸加速計
三軸加速計在三個軸X、Y和Z方向測量振動。它們有三個定位的晶體,以便每個晶體對不同軸方向的振動作出反應。輸出有三個信號,每個代表三個軸之一的振動。ACC301擁有輕型鈦金屬結構,在3至10 kHz的頻率范圍內10 mV/g輸出的動態范圍為+/-500 g。

常見問題

安裝加速計

傳感器必須直接安裝到機器表面才能正確測量振動。這可通過幾種類型的安裝件完成:

- 平板磁體安裝件
- 2極磁體安裝件
- 粘合劑(環氧樹脂/氰基丙烯酸鹽)
- 安裝螺栓
- 隔離螺栓

磁體安裝件通常是臨時安裝件。
磁體安裝件用于將加速度計安裝到機床、結構和電機中常見的鐵磁材料。它們可以在不同場所輕松重新定位傳感器,從而實現多位置讀數。二極磁體安裝件用于將加速度計安裝到彎曲的鐵磁表面。

粘合劑和螺栓被視為永久安裝件。
如環氧樹脂或氰基丙烯酸鹽之類的粘合劑已證明可為大多數應用提供滿意的粘合。使薄膜盡可能薄,以免由于薄膜靈活性導致不必要的振動減緩。要卸下粘合安裝的加速度計,請在外殼的扳手平面上使用扳手,扭動以破壞粘合。請勿使用錘子。撞擊加速度計將導致其損壞。

安裝螺栓是首選的安裝方法。
它們需要將結構鉆孔并加工螺紋,但提供堅固可靠的安裝。請確保遵循指定的扭矩設置,以免損壞傳感器或剝離螺紋。點擊查看美國標準錐管螺紋螺紋和直螺紋尺寸

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