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说说刚度(4):传感器的连接刚度

现任职北京英华达

2014年通过美国振动协会ISO18436-2四级国际振动分析师认证,曾任职于盛迪振通,创为实,福禄克和普迪美等公司。


传感器的连接刚度是各种培训里说的比较多的,反而把它给忘了。

位移、速度、加速度传感器,都有其频响曲线。

速度传感器的频响曲线如下图,速度传感器在低频范围是不能用的,这和它的原理有关,也利用了质量弹簧系统的固有频率和隔振原理,也有刚度的事儿,大家可以去找资料看看。

    

加速度传感器的频响曲线如下图,内部的质量块和压电晶体也是质量弹簧系统,其固有频率约在25khz,由于固有频率附近的放大作用,一般用其固有频率的1/3以下的部分。一般加速度传感器会给出两个精度,每个精度对应一个适用的频率范围。

下图是位移、速度、加速度三种传感器适用的频率范围,横坐标是对数坐标。移位传感器是从0hz开始的,即静止不动的情况下也能测到位移值。

速度和加速度传感器输出的是它们自己的振动,要测设备的振动,就要让传感器和设备一起振动,如果传感器安装松动,传感器输出的就不是设备的振动。

速度传感器的频响范围窄,受影响不明显。连接刚度对应用更广、频响范围更宽的加速度传感器影响更大。

传感器固定在设备上的方式包括探针、磁铁(双条和平面)、蜂蜡、螺栓等,等于把传感器和设备用一个弹簧连接起来,连接后的总刚度低于传感器内部刚度,连接的刚度越低,总刚度越低,固有频率越低,能用的频率范围越低。下图是各种安装方式的频响示意图。

适用的频率范围为固有频率的1/3,见下表。

振动从设备传到压电晶体,在远低于连接系统固有频率的时候(1/3以下),是接近1比1的;在固有频率附近是被放大的(放大倍数和产生放大的频率范围和阻尼有关);在远大于固有频率的时候,是减小的(隔振原理,大于1.414倍就减小了)。振动传递和固有频率的关系如下图。

因此用不同连接方式测到的频谱会不一样,连接刚度低时固有频率低,无法测到固有频率以上的高频振动,如下图。

 电涡流位移传感器如果没有拧紧,所测信号会表现出松动的特征。或者用支架固定的时候,如果支架刚度低,其固有频率和转速接近发生共振,传感器会测到共振信号。

没想到传感器的写了这么多,那就再分一章吧。

PS. 讨论:运动鞋的弹性影响弹跳,弹性不合适伤脚,这是不是刚度问题?


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