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嘉峪檢測網 2022-04-17 00:19
有條件的振動試驗室，建議多準備幾種類型（壓縮型、剪切型、懸垂型）的加速度傳感器，且最好都有?。泓c幾pC/(m/s2））、中(2-3 pC/(m/s2）)、大(5-7 pC/(m/s2）)靈敏度對應。壓縮型對應的最大加速度比較大且比較適合高頻試驗或沖擊試驗，剪切型比較適合三綜合試驗，懸垂型靈敏度比較高，比較適合低頻微振動測量。
下面就個人多年的試驗經驗，簡單的談一下壓電型加速度傳感器的使用方法，主要針對電荷型加速度傳感器，因為本人工作的試驗室三綜合設備比較多，考慮到溫度對其影響，個人不是很喜歡電壓型加速度傳感器（有一段時間深受其害，三綜合試驗中溫度交變時經常報警。），敬請諒解！
首先，必須知道試驗條件內容，尤其是針對試驗的最大加速度值，選擇合適靈敏度的加速度傳感器。量級小（加速度值?。┑脑囼灡M量選擇靈敏度大的加速度傳感器；量級大（加速度值大）的試驗盡量選擇靈敏度小的加速度傳感器。
例：正弦定頻試驗 加速度0.35G、頻率33Hz，振動次數100萬次。
選用靈敏度0.4pC/m/s2的加速度傳感器，當在通道中選擇電荷輸入1mV/pC時，此時對應的加速度電壓值為0.4×0.35×9.81=1.3734mV，和0mV非常接近。振動臺雖然能夠運行，但是有時候由于試驗體的結構影響導致電壓值下降和工頻干擾等，從而導致閉環斷開，振動控制儀無法正確檢測到傳感器振動信號（開環報警），電源功放報警。
針對以上問題，對策：
1 選擇大靈敏度的壓電傳感器。
2 通道輸入選擇10mv/pC。
3 滿足控制儀輸入電壓幾十mV左右。
由此可見，對應振動量級選擇合適的靈敏度很重要。靈敏度太低，信號不能充分拾取，如上例；靈敏度太高，信號飽和不能正確的讀取，有的控制儀直接報警，有的控制儀曲線顯示峰值處被截平。建議，適合靈敏度≦輸出信號/振動試驗條件中的最大值。通常，檢測系統（前置功放或電荷放大器）的輸入信號為±10V，若試驗條件加速度最大值為1000m/s²（100G），則10/1000 = 10mV/m/s²，若對應檔位選擇在1mV/pC，即靈敏度在10pC/（m/s2）以下的加速度傳感器比較合適。對于隨機試驗還需要考慮削波系數，PSD有效值乘以削波系數才是試驗中出現的最大加速度值。若感覺到信號有點奇怪，可通過示波器檢查信號波形。干擾太大？信號太低？信號飽和截止？
其次，就是要考慮環境對加速度傳感器的影響。尤其在溫濕度環境下，一定要考慮溫度等對其產生的影響。有時候，三綜合試驗下，振動臺的功放會經常出現【過電壓】或【過電流報警】現象，很多都是由于高溫低溫或溫度突變對靈敏度的影響造成的，還有就是溫度對傳感器的固定膠水硬化軟化，導致傳感器固定不牢等。具體內容請參考下面鏈接文章。此時，剪切型加速度傳感器可以派上用場。
第三，就是傳感器的固定方式。傳感器需要安裝在平整且光滑的面上，安裝面和傳感器底面之間完美吻合，盡量不要有間隙且盡量垂直于振動方向。安裝面不平整光滑的話，安裝面和加速度傳感器之間發生共振，導致加振波形凌亂，不能準確測定加速度值?？梢缘脑捵詈猛ㄟ^螺絲固定，用膠水固定的時候，僅限短時間（1-2小時）振動試驗?，F實試驗中，基本上滿足上述條件的很少，盡可能選用質量好且持久的膠水進行對應。
第四，加速度傳感器的安裝位置。通常，加速度傳感器安裝在動圈臺面上面比較好，但是，在使用夾具的場合，由于加振夾具的振動特性，動圈臺面上的振動會有所不同。此時，最好固定在一個受夾具振動特性影響最小的地方。如果，振動控制的傳感器安裝在試驗體或夾具的不安定地方，試驗體等的共振特性（或者松動造成的干擾等）傳遞到傳感器上，導致不能進行有效的振動控制，試驗便不能正確地進展下去。對于控制點、檢測點、固定點等的內容別文贅述，敬請期待！
第五，加速度傳感器的絕緣。傳感器的外殼（含底面）是信號的地線。所以不絕緣處理的話，有時候安裝上傳感器，振動臺功放開啟，就會有【咚】的一聲。還有即使振動臺不加振，由于市電等地回路干擾，振動控制儀對應傳感器會顯示加速度值（一般1m/s2以下比較正常，超過的話對試驗還是有一定的影響。）。對于絕緣方法，可以采用絕緣螺柱或貼上一層薄薄的粘結力強的絕緣膠帶。
第六，就是傳感器用線（低噪聲電纜）的固定問題。傳感器和線是通過接口相連的，接口處絕對不可以處于受力狀態，一旦受力，信號線搖動的話，信號便不能穩定傳送，最壞情況便是線斷裂或接口破損，如下圖7。另外，還要防止傳感器用線的搖動，線一旦搖動有可能會產生干擾，混入雜音，受到額外沖擊，導致線內導線和介質分離，形成電容，電容通過摩擦產生電荷，混入信號中。所以，需要對線進行搖動防止，如圖8所示。還有就是線在振動臺面（垂直擴展臺或水平臺）或夾具上排布時，記得盡可能地用膠帶將線固定住，避免振動過程中導致線晃動。最后還是要提一下在接線時，要保證電纜接頭的良好絕緣和導電性，避免使用帶有銹斑、污物、汗跡等的接頭。因為這些都會影響傳感器的絕緣和電阻值，容易產生漏電阻和輸出信號衰減現象。需要我們平時維護清潔傳感器，最好是使用蓋子將接頭罩上，在維護清潔時，切記不要帶線操作，且避免傳感器落地等。圖9顯示的是傳感器與電線接頭接觸不良導致的試驗效果，即控制曲線不穩定，與控制目標不吻合，最后報警。
第七，就是傳感器的拆除問題。試驗結束后，用膠水粘接的傳感器拆除起來還是比較麻煩的，切記不可使用榔頭等進行敲擊拆除，必要時使用專門的拆除工具。尤其是超小型加速度傳感器，很容易損壞，切不可使用蠻力拆除。拆除后，進行及時清掃，以便下次使用。傳感器底面附帶的膠水痕跡，拆除起來很不方便，必要時使用刮刀也未嘗不可，但注意不要受傷，如條件允許可使用陶瓷刮刀，如圖10。第7項與試驗內容基本上沒有多大關系，屬于試驗室管理的內容，但還是要提一下，因為加速度傳感器是比較昂貴的，一個月的工資都賠償不起，切記珍惜。
總結：
振動試驗的異常原因中，個人經驗，加速度傳感器的問題估計占了1/3，希望引起重視。花了幾篇文章進行說明，并通過本文來進行總結說明，難免還有遺漏和不足之處，還請見諒。若能在工作中幫助到一點，即感欣慰！
來源：振動試驗學習筆記
