设备故障诊断系统资讯：压电无线振动传感器知识普及及典型传感器产品介绍

压电无线振动传感器知识普及及典型传感器产品介绍

压电式加速度计原理

压电式加速度计也叫压电加速度计。设备故障诊断系统具有缓变信号（如温度、压力、转速、流量等）与动态信号（如振动信号）的数据融合处理功能；具有黑匣子记录功能；系统满足车辆振动冲击环境下的使用要求。电涡流位移传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。振动故障诊断监测系统分析范围20KHz；缓变信号通道不少于32路，16位精度，动态信号通道不少于4路，102.4kS/s；系统变携，可以自带电源连续工作4小时。它也属于惯性传感器。它利用了一些物质的压电效应，如应时晶体。当加速度计振动时，由质量施加在压电元件上的力也改变。当测得的振动频率远低于加速度计的固有频率时，力的变化与测得的加速度成正比。

　　由于压电式振动故障诊断监测系统的输出一个电信号是微弱的电荷，而且传感器技术本身有很大内阻，故输出能量甚微，这给后接电路发展带来具有一定经济困难。 为此，通常把传感器网络信号先输到高输入系统阻抗的前置放大器。经过阻抗变换自己以后，方可用于企业一般的放大、检测控制电路将信号输给指示 仪表或记录器。

二、压电无线振动传感器组成元件

压电无线振动传感器及其应用

图一 压电式加速度计

常用压电加速度计的结构如图1所示。s是弹簧，M是质量，B是底座，P是压电元件，R是夹紧环。图A是中心安装的压缩型，其中压电元件的质量弹簧系统安装在与底座连接的圆形中心柱上。这种结构具有高谐振频率。但当底座B与测试对象连接时，如果底座B变形，会直接影响拾音器的输出。另外，测试对象和环境的温度变化会影响压电元件，改变预紧力，容易导致温度漂移。图C为三角形剪切形状，压电元件卡环卡在三角形中心柱上。当加速度计感受到轴向振动时，压电元件承受剪切应力。这种结构对基座的变形和温度变化有很好的隔离效果，谐振频率高，线性度好。图B是环形剪切型，结构简单，可以做成极小且谐振频率很高的加速度计。环形质量被粘附到安装在中心柱上的环形压电元件上。由于粘合剂会随着温度的升高而软化，所以*高工作温度是有限的。

三、压电式加速度以及传感器幅频特性

压电无线振动传感器及其应用

图2压电加速度计的幅频特征曲线

加速度计的上限频率取决于幅频曲线中的谐振频率图(图2)。对于小阻尼(z=0.1)的加速度计，如果上限频率为谐振频率的1\\u002F3，则可以保证幅度误差小于1dB(即12%)。如果是谐振频率的1\\u002F5，幅度误差小于0.5dB(即6%)，相移小于30°。但谐振频率与加速度计的固定条件有关，加速度计出厂时给出的幅频曲线是在刚性连接的固定条件下得到的。实际的固定方式往往很难实现刚性连接，所以共振频率和上限频率会降低。加速度计和试样的各种固定方法见图3。