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嘉峪檢測網 2020-12-27 10:17
使用電動型振動試驗機進行振動試驗中，壓電式加速度傳感器是測量振動中的加速度值，而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號的頻率平方成正比，所以不同頻段的加速度信號大小相差甚大。例如，當振動位移為1mm，頻率為1Hz的信號，加速度值為0.004g；高頻振動位移為0.1mm，頻率10kHz的信號，其加速度值可達40000g。
盡管壓電式加速度傳感器具有較大的測量量程范圍，但對于測量低頻率的小位移振動信號，顯然不能滿足。尤其是客戶提出需要滿足0.5Hz、0.5mm（最低要求）的定頻試驗條件（此試驗條件主要是為了滿足某儀器的微米級測量要求）。
于是我們提出基于微米級位移激光傳感器對電動型振動試驗機進行控制的試驗方案，并對位移數據和波形進行測量。其系統圖如下所示，
核心控制部分的激光傳感器：
激光頭ANR1215 + 控制單元ANR5231（廠家：松下電工）
測量距離：130mm以內
測量范圍：-50mm～+50mm
輸出電壓：-5V～+5V
靈敏度：10V/100mm= 100mV/mm
響應頻率設定：10Hz以內
增益設置：自動模式
激光頭設置狀況：
控制點（激光點）放大圖：
主要測量數據和波形
1 、頻率一定、位移變化
| 頻率 | 位移 | 頻率 | 位移 | 頻率 | 位移 | 頻率 | 位移 |
| （Hz） | （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） |
| 0.04 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.3 | 0.1 | 0.5 | 0.1 |
| 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | ||||
| 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | ||||
| 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | ||||
| 1 | 1 | 1 | 1 | ||||
| 3 | 3 | 3 | 3 | ||||
| 6 | 6 | 6 | 6 | ||||
| 10 | 10 | 10 | 10 | ||||
| 頻率 | 位移 | 頻率 | 位移 | 頻率 | 位移 | 頻率 | 位移 |
| （Hz） | （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） |
| 1 | 0.1 | 3 | 0.1 | 5 | 0.1 | ||
| 0.3 | 0.3 | 0.3 | |||||
| 0.6 | 0.6 | 0.6 | |||||
| 0.8 | 0.8 | 0.8 | |||||
| 1 | 1 | 1 | |||||
| 3 | 3 | 3 | |||||
| 6 | 6 | 6 | |||||
| 10 | 10 | 10 |
采集到的控制波形如下：
0.04Hz
0.1Hz
0.3Hz
0.5Hz
1.0Hz
3.0Hz
5.0Hz
2 、位移一定、頻率變化
| 位移 | 頻率 | 位移 | 頻率 | 位移 | 頻率 |
| （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） | （Hz） |
| 0.3 | 0.04 | 0.5 | 0.04 | 1 | 0.04 |
| 0.05 | 0.05 | 0.05 | |||
| 0.1 | 0.1 | 0.1 | |||
| 0.3 | 0.3 | 0.3 | |||
| 0.5 | 0.5 | 0.5 | |||
| 1 | 1 | 1 | |||
| 3 | 3 | 3 | |||
| 5 | 5 | 5 | |||
| 位移 | 頻率 | 位移 | 頻率 | 位移 | 頻率 |
| （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） | （Hz） | （mmp-p） | （Hz） |
| 3 | 0.04 | 6 | 0.04 | 10 | 0.04 |
| 0.05 | 0.05 | 0.05 | |||
| 0.1 | 0.1 | 0.1 | |||
| 0.3 | 0.3 | 0.3 | |||
| 0.5 | 0.5 | 0.5 | |||
| 1 | 1 | 1 | |||
| 3 | 3 | 3 | |||
| 5 | 5 | 5 |
0.3mmp-p
0.5mmp-p
1.0mmp-p
3.0mmp-p
6.0mmp-p
10.0mmp-p
總結：
通過控制波形的采集，可以得出以下幾個結論，
1 、頻率0.04Hz位移0.1mmp-p以上，可以實現控制，但有些區域控制波形不是很好，控制精度低，失真度比較高。（振動臺推力8kN）
2、 頻率0.5Hz位移0.5mmp-p以上，波形漂亮，控制精度高，失真度小。
3 、控制運行時間越長，控制精度越高，波形越好，失真度越小。
通過事前試驗檢證，試驗波形得到客戶認可，試驗遂行。對于特殊的試驗，可以通過更換控制傳感器達到試驗要求。低頻段位移要求高的試驗，可以采用激光位移傳感器；中頻段速度要求高的試驗，可以采用激光速度傳感器。高頻段加速度要求高的試驗，采用加速度傳感器。對應傳感器的頻率響應特性，選擇最合適的控制傳感器。
來源：振動試驗學習筆記
