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對(duì)振動(dòng)偵查和測(cè)量的一種實(shí)用方法
——物理原則和偵查技術(shù)
作者：John Wilson, 動(dòng)態(tài)顧問(wèn), LLC
這篇論文論述振動(dòng)物理、彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)，阻止、位移、速度和加速度，并且查出和測(cè)量這些物產(chǎn)傳感器的操作原理。
振動(dòng)擺動(dòng)由振動(dòng)或作用在機(jī)構(gòu)的力的變化引起振動(dòng)的擺動(dòng)。振動(dòng)行動(dòng)反向。由于我們將看到，這振蕩可能是在經(jīng)過(guò)若干時(shí)間有價(jià)值的周期連續(xù)不斷的或者可能間斷的。它可能是周期性或非周期性, 那就是說(shuō)，它可能或者可能不呈現(xiàn)一規(guī)則的周期的重復(fù)。動(dòng)擺的本質(zhì)取決于力量的本質(zhì)駕駛它和結(jié)構(gòu)被駕駛。
運(yùn)動(dòng)是一個(gè)矢量，呈現(xiàn)一個(gè)方向和一個(gè)量。振動(dòng)的方向通常被描述依據(jù)一些獨(dú)立的坐標(biāo)系（典型地笛卡爾的或者直角的）其運(yùn)動(dòng)的方向被稱作坐標(biāo)軸。這些坐標(biāo)軸的正交座標(biāo)系的原點(diǎn)是被任意地被定義在一些適當(dāng)?shù)牡奈恢谩?
機(jī)構(gòu)的多數(shù)振動(dòng)的響應(yīng)可以用當(dāng)做單自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)模型，并且許多振動(dòng)傳感器使用他們的一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)當(dāng)做轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)構(gòu)的機(jī)械部分。除外形尺寸之外，一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)可以用彈簧的剛度K，和質(zhì)量M，或者質(zhì)量的重量W等性能參數(shù)來(lái)阿描述。這些特征不僅決定來(lái)這機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性（靜變位d），而且決定來(lái)它的動(dòng)態(tài)特性。如果g 是重力的加速度:
F = MA
???W = Mg
???K = F/d = W/d
???d = F/K = W/K = Mg/K
一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)
一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)的可以被體系的特性在自由振動(dòng)及有效的振動(dòng)表示。
自由振動(dòng) 自由振動(dòng)被那情況情形哪里那彈簧是偏斜于是釋放以及允許到自由地?fù)u擺。例子包括一個(gè)跳板、一個(gè)跳簧跨接管，以及一個(gè)擺或搖擺偏斜以及留某事給自由地振動(dòng)處理。
兩個(gè)特征特性應(yīng)該注意。 第一、阻尼在那體系表示原因的那振幅的那振蕩到減少將來(lái)。 那包括市區(qū)及郊區(qū)的那阻尼、那更快的那振幅隨時(shí)間減小。（只要彈性極限不是超過(guò)），那頻率或時(shí)期的那振蕩無(wú)關(guān)原始的大小原始的偏轉(zhuǎn)的的。 那自然地發(fā)生頻率的那自由振動(dòng)被呼叫那自然頻率fn:
受迫振動(dòng) 受迫振動(dòng)當(dāng)能量是連續(xù)地被加到那彈簧質(zhì)量系統(tǒng)由申請(qǐng)振動(dòng)的力在一些受迫振動(dòng)頻率時(shí)的情形ff. 兩個(gè)二例子連續(xù)地推一個(gè)孩子上去一個(gè)搖擺和一失衡旋轉(zhuǎn)電機(jī)元件。如果提供充足的能量到克服那阻尼是，那動(dòng)作就會(huì)延續(xù)長(zhǎng)達(dá)那激勵(lì)延續(xù)之久。受迫振動(dòng)可以取自勵(lì)的或外部地激發(fā)振動(dòng)的形式。自激振動(dòng)發(fā)生在激發(fā)力是產(chǎn)生在或上去那懸掛質(zhì)量的時(shí)候；外部地激發(fā)振動(dòng)發(fā)生在激發(fā)力作用于彈簧的時(shí)候。這是那情形、例如：、當(dāng)那基礎(chǔ)對(duì)此那彈簧附屬于是移動(dòng)時(shí)。
傳導(dǎo)能力 當(dāng)基礎(chǔ)正在振動(dòng)，而且力整個(gè)彈簧被傳輸?shù)街兄沟馁|(zhì)量時(shí)候,質(zhì)量的動(dòng)作將會(huì)是來(lái)自基礎(chǔ)的動(dòng)作差積。 我們將會(huì)認(rèn)為基礎(chǔ)的動(dòng)作是輸入，I,, 和質(zhì)量的動(dòng)作響應(yīng), R. 比率半徑/我被定義為傳輸度,Tr:
Tr = R/I
共振 在力頻率好低于體系的固有頻率，RI, 和 Tr1。由于作用力的頻率接近那固有頻率，由于共振，所以傳遞率增加。共振是在機(jī)械系統(tǒng)中的量的存儲(chǔ)。在力頻率接近那固有頻率、能量是存儲(chǔ)和積聚、導(dǎo)致增加響應(yīng)振幅。阻尼也增加由于增加響應(yīng)振幅、然而，并且最后那能量為阻尼所吸收、每一周期、等于能量增加由激振力，并且平衡狀態(tài)到達(dá)。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)fffn.時(shí)最大傳遞率發(fā)生，這個(gè)情況被稱作共振。
隔振
如果激振力頻率超過(guò)fn，R降低。當(dāng)ff = 1.414 fn, R = I 或Tr = 1時(shí)，在比較高的頻率R
0.1英寸，到使他們成為現(xiàn)實(shí)的。
一束對(duì)準(zhǔn)在一個(gè)反射面上光束在強(qiáng)度或者角度的的變化能被使用當(dāng)做一距離指示從震源的角度之上方面。如果該探測(cè)儀器是足夠快的，變化的距離也可以被測(cè)定。最靈敏的、準(zhǔn)確的和精密的測(cè)定距離或位移的光學(xué)裝置是激光干擾儀。利用這個(gè)儀器，一束反射激光束間雜有原來(lái)的入射光束。這由相位差形成的干涉圖樣可以測(cè)量位移下至<100 nm。NIST及其他國(guó)家一次校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)使用激光干涉儀作為振動(dòng)測(cè)試儀的一次校準(zhǔn)在頻率直到 25 kHz。
電磁和電容傳感器。
另一個(gè)重要的無(wú)觸點(diǎn)的通信鏈路分析器系統(tǒng)，專用的位移傳感器是近程開(kāi)關(guān)式傳感器的主要種類(lèi)。這是典型地檢驗(yàn)地做成機(jī)器用來(lái)測(cè)定軸內(nèi)部軸頸軸承的運(yùn)動(dòng)或者其他的機(jī)器元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。感知器測(cè)量如一個(gè)函數(shù)的比較距離或接近或電磁的或在探針和目標(biāo)之間偶合的電容 (靜電)。 因?yàn)檫@些裝置仰賴感應(yīng)瓦特計(jì)或電容的效應(yīng),他們需要一個(gè)電傳導(dǎo)性的目標(biāo)。 在大部份的情形下，他們一定被為在探針和目標(biāo)之間的間隙一個(gè)特定的目標(biāo)和特定的物質(zhì)特性校正。
電磁感應(yīng)式接近覺(jué)傳感器經(jīng)常被叫做渦流探針，因?yàn)樽盍餍蓄?lèi)型之一我們渦流產(chǎn)生在這目標(biāo)當(dāng)做它的測(cè)量裝置。更準(zhǔn)確地，這類(lèi)傳感器利用由渦流造成的能量耗散。從探針到目標(biāo)的距離越大，電磁耦合越少，渦流對(duì)量度越低，他們從探針吸收的能量也就越少。其他的電磁探測(cè)器檢測(cè)一電磁場(chǎng)產(chǎn)生的變形由這探針和使用那尺寸對(duì)指出從探針到目標(biāo)的距離。
電容的接近感知器系統(tǒng)測(cè)量電容在探針和目標(biāo)之間而且被校正將電容轉(zhuǎn)換成距離。電容受材料的介電性能的影響由距離造成的間隔里，因此在一般機(jī)床環(huán)境下校準(zhǔn)可以受一潤(rùn)滑劑或者的變化污染潤(rùn)滑劑的作用。
接觸技術(shù) 各式各樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳感器使用直接接觸用兩個(gè)目標(biāo)來(lái)測(cè)量在他們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者距離。這些包括線性可變差動(dòng)變壓器，電纜位置傳感器，并且線性電位計(jì)。這些全部裝置依靠機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置和機(jī)電換能器。
震動(dòng)的位移傳感器 這些裝置，隨后詳細(xì)地論述，是曾經(jīng)流行的但是現(xiàn)在是很少使用。他們傾向于是大的，重的，并且短暫的。
加速度的兩次積分法 藉由逐漸增加的有效而且減退處理的數(shù)傳信號(hào)的成本,較多的應(yīng)用程序正在以更高低不平和更多用途廣泛的加速度儀作為感知器,然后整合加速度的倍向源自位移作信號(hào)。被傾向是噪聲的和錯(cuò)誤的較舊模擬積分法技術(shù),數(shù)傳處理能相當(dāng)提供高性質(zhì),高精確度產(chǎn)生。
振動(dòng)的速度的測(cè)量
傳感器 一些最早的 " 高頻 " 振動(dòng)測(cè)量以電力學(xué)的速度被做感知器。 這些是一個(gè)合并一個(gè)磁石的地震傳動(dòng)器的型態(tài)支援了通一個(gè)軟式彈簧乳濁液系統(tǒng)造形地震的 ( 彈簧質(zhì)量) 系統(tǒng)。 磁石的構(gòu)件在一個(gè)含有一或較多線的多旋轉(zhuǎn)線圈的殼中被中止。 當(dāng)殼在好的在彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的自然頻率上面的頻率被振動(dòng)的時(shí)候,質(zhì)量 (磁石) 與殼振動(dòng)分開(kāi)。因此，磁石本質(zhì)上不動(dòng)，而且殼以它被附上到的結(jié)構(gòu)速度，藉由線圈，移動(dòng)過(guò)去它。 電的產(chǎn)量被產(chǎn)生對(duì)移動(dòng)過(guò)磁場(chǎng)的線圈速度的比例項(xiàng)。 速度轉(zhuǎn)換器從 10 赫茲直至數(shù)百赫茲。 他們通常是大的和重, 和最后磨耗而且生產(chǎn)不穩(wěn)定的產(chǎn)量。
激光測(cè)振計(jì)。激光振動(dòng)計(jì)或激光速度計(jì)是能夠提供高的靈敏度和精確度的相對(duì)新的儀器。 他們使用一個(gè)從一個(gè)振動(dòng)表面被反映的頻率調(diào)整 ( 典型地大約 44 MHz) 的激光束。 被反映的桿被與最初的桿和都普勒移頻相較用來(lái)計(jì)算振動(dòng)表面的速度。 順序和疏遠(yuǎn)距離是具決定性的。 因?yàn)樵谖恢?，順序和距離方面的幾何學(xué)的約束，他們被限制到實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用程序。 激光振動(dòng)計(jì)的一個(gè)版本掃瞄橫過(guò)一個(gè)視覺(jué)的磁場(chǎng)激光束,在每個(gè)點(diǎn)測(cè)度速度。 那然后復(fù)合能被顯示如一個(gè)等高線地圖或一個(gè)彩色的顯示裝置。 振動(dòng)映像能被重疊通一個(gè)電視的圖像為一個(gè)大的表面提供關(guān)于速度變更的最大量的資訊。
加速度的積分法 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)由于位移測(cè)量，廉價(jià)的數(shù)傳信號(hào)處理使以高低不平的，可靠的，和用途廣泛的加速度儀作為感知器而且整合他們的產(chǎn)量源自一個(gè)速度信號(hào)是實(shí)際的。
振動(dòng)加速度的測(cè)量
大多數(shù)的現(xiàn)代振動(dòng)測(cè)量被藉由測(cè)度加速度做。 如果速度或位移數(shù)據(jù)被需要, 加速度數(shù)據(jù)能被整合 (速度) 或雙重的整合 (位移). 一些加速度儀信號(hào)調(diào)節(jié)者為那一個(gè)目的有內(nèi)建的積分器。 加速度儀 (加速度感知器，傳感器或傳動(dòng)器) 是有效的在各式各樣的尺寸，形，性能特性和價(jià)格中。五基本傳感器類(lèi)型是伺服系統(tǒng)測(cè)力器；晶體測(cè)定類(lèi)型或者壓電的；或者硅應(yīng)變儀類(lèi)型；整數(shù)的電子學(xué)壓電；和可變電容。盡管不同的電機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),全部使用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的一種變化, 而且被歸類(lèi)為地震的傳動(dòng)器。
振動(dòng)的加速度儀原理 所有的振動(dòng)加速度儀使用一些變化一振動(dòng)的或在一情況被一個(gè)彈簧結(jié)構(gòu)中止的試驗(yàn)過(guò)的質(zhì)量。當(dāng)外殼被加速的時(shí)候,試驗(yàn)過(guò)的質(zhì)量也被透過(guò)彈簧結(jié)構(gòu)被傳輸?shù)牧铀?。然后彈簧的位移，?nèi)部的位移這情形，否則武裝力量傳輸在春天是傳感乘一電信號(hào)與加速度成比例。
加速度儀。 傳動(dòng)器設(shè)計(jì)測(cè)量震動(dòng)的加速度叫做加速度儀。有包括應(yīng)變計(jì)的許多多樣性，倍力器力平衡， piezoresistive( 矽應(yīng)變計(jì)) ，壓電的 (晶體-型態(tài)) ，易變的電容和一積分電子的壓電。 每個(gè)基本的型態(tài)有許多變更和商品名。 大多數(shù)的制造業(yè)者提供優(yōu)良的應(yīng)用程序工程協(xié)助為應(yīng)用程序幫助使用者選擇最好的型態(tài),但是因?yàn)檫@些來(lái)源的大部分只賣(mài)一或二類(lèi)型,他們?nèi)菀走m當(dāng)?shù)厥勾嫫?jiàn)他們的協(xié)助。
對(duì)于大多數(shù)的應(yīng)用程序，我的個(gè)人偏向是向和內(nèi)部的電子學(xué)的壓電加速計(jì)。 這些裝置的最初限制是溫度范圍。 雖然他們展現(xiàn)低周波滾降, 但是他們對(duì)至低頻能力感到有效。他們提供一個(gè)預(yù)制成的低阻抗的輸出端，單式電纜，和單頻信號(hào)工況，和通常有整個(gè)系統(tǒng)最低的代價(jià)。
對(duì)使用者重要的大部分是性能和環(huán)境的規(guī)格和價(jià)格。 什么在箱里是不恰當(dāng)?shù)娜绻麅x器符合應(yīng)用程序的需求, 但是當(dāng)增加到現(xiàn)有的儀表使用術(shù)的時(shí)候確定是重要的加速度儀是與訊號(hào)調(diào)節(jié)相容。 每個(gè)類(lèi)型的加速度儀需要一個(gè)不同類(lèi)型的訊號(hào)調(diào)節(jié)。
加速度儀測(cè)定類(lèi)型 最通用的振動(dòng)變換器供休克和振動(dòng)測(cè)量是：
l 壓電的（聚乙烯）；高阻抗輸出端
l 整數(shù)的電子學(xué)壓電的（IEPE）；低阻抗的輸出端
l 電子學(xué)（功率）；硅應(yīng)變儀傳感器
l 可變電容（貴重貨物）；低電平的，低頻的
l 伺服系統(tǒng)測(cè)力器
壓電的（聚乙烯）傳感器使用敏感元件的壓電效應(yīng)對(duì)生產(chǎn)一電荷輸出端。因?yàn)橐粋€(gè) PE 感知器不需要為運(yùn)算一個(gè)外面的能力來(lái)源,它是考慮過(guò)的自己，自動(dòng)的意義產(chǎn)生。 " 彈簧 " 可察元件提供一個(gè)電子的給定數(shù)目比例的給應(yīng)用應(yīng)力的數(shù)量。 (piezein 是一個(gè)希臘的字組意謂壓擠)許多肉色和人造的事物,大概晶體或窯業(yè)和一些聚合物,顯示這一個(gè)特性。 這些事物有一個(gè)一般的結(jié)晶[性]的分子結(jié)構(gòu), 藉由一個(gè)凈的進(jìn)氣變更的分配當(dāng)緊張的。
壓電的事物也可能有一個(gè)雙偶體 (沿著一個(gè)特別的水晶方向正和負(fù)電荷的凈分離是哪一) 當(dāng)不重音的時(shí)候。 在這些事物中，磁場(chǎng)能被來(lái)自應(yīng)力或溫度的形變產(chǎn)生,引起壓電的或焦熱電的產(chǎn)量,分別地。焦熱電的產(chǎn)量可能是非常大的不必要的信號(hào), 通常在長(zhǎng)的時(shí)間與大多數(shù)的溫度一起關(guān)聯(lián)的期數(shù)之上發(fā)生變更 .聚合物 PE 事物有如熱擴(kuò)散的他們本來(lái)被用的高焦熱電的產(chǎn)量。 有三個(gè)熱電效應(yīng), 將會(huì)在稍后被詳細(xì)地討論。
進(jìn)氣是實(shí)際上不產(chǎn)生, 但是寧可剛剛移置。 (喜歡能量和動(dòng)量,進(jìn)氣總是被保存)。 當(dāng)一個(gè)電場(chǎng)向前被產(chǎn)生雙偶體的方向時(shí)候, 在面上的金屬電極在傾斜的生產(chǎn)品的反對(duì)極端可動(dòng)裝置電子來(lái)自一個(gè)面的移動(dòng), 經(jīng)過(guò)訊號(hào)調(diào)節(jié), 到感知器的另一邊取消被產(chǎn)生的磁場(chǎng)。電子的量仰賴被建立的電壓和在電極之間的電容 . 來(lái)自一個(gè) PE 加速度儀的進(jìn)氣通常單位的安培是微微庫(kù)倫 , 或 10-12個(gè)庫(kù)侖,是某事超過(guò) 6 × 106個(gè)電子。
在許多類(lèi)型的 PE 事物之中選擇需要在進(jìn)氣靈敏度，介質(zhì)常數(shù) ( ，藉由幾何學(xué)，決定電容) 之中的一個(gè)交易,熱的系數(shù)，最大溫度，頻率特性和穩(wěn)定性。 最好的 S/ 牛頓比率通常來(lái)自最高的壓電系數(shù)。
自然地發(fā)生壓電晶體 , 像是電氣石或石英通常讓低要價(jià)靈敏度, 有關(guān)一百分之一那那更普遍使用過(guò)的鐵電材料。 (但是這些低進(jìn)氣產(chǎn)量事物典型地被用于電壓模態(tài),將會(huì)在稍后被討論)。 為一個(gè)給定的靈敏度允許較小的尺寸, 鐵電材料通常是人造的窯業(yè)在哪一結(jié)晶[性]的網(wǎng)域 (也就是, 區(qū)域在哪一雙偶體自然地被排齊) 是被人工極化的程序排齊的他們自己。
極化非常地比較高地通常在溫度發(fā)生勝于操作溫度加速網(wǎng)域的順序程序。 去極 , 或弛緩,能在較低的溫度發(fā)生, 但是以非常比較低的率, 而且也能以外放電壓和預(yù)載荷壓力發(fā)生。 去極總是造成靈敏度的暫時(shí)或長(zhǎng)備損失。 電氣石，一個(gè)不遭受去極的自然晶體,特別地是有用的在非常高的溫度。
因?yàn)樗麄兪亲约海詣?dòng)的意義產(chǎn)生,PE 傳動(dòng)器不能夠用來(lái)測(cè)量穩(wěn)定狀態(tài)加速度或力, 這會(huì)把固定量的能量放入晶體 (單向擠壓) 因此在電極的一個(gè)電子的固定數(shù)目。 傳統(tǒng)的電壓測(cè)量會(huì)電子之遠(yuǎn)流血, 如同做感知器的內(nèi)電阻。 (傳動(dòng)器的高溫度或濕度會(huì)藉由減少電阻數(shù)值惡化問(wèn)題)。 能量會(huì)被排出溝外，而且產(chǎn)量會(huì)衰退, 盡管固定的輸入加速度/ 力。
PE 傳動(dòng)器電壓產(chǎn)量的外面測(cè)量需要對(duì)高壓線的動(dòng)態(tài)行為和一前置放大器的輸入特性的特別注意。 因?yàn)楦邏壕€電容直接地感染信號(hào)振幅,高壓線的過(guò)度運(yùn)動(dòng)在測(cè)量期間能引起在它的電容方面的改變而且應(yīng)該被避免。 密切的注意也應(yīng)該被支付到前置放大器的輸入阻抗; 這應(yīng)該在 1000 M 的級(jí)上或比較高的確定充份的低周波響應(yīng)。
實(shí)際上，一個(gè)電荷放大器正常地被以一個(gè)聚乙烯傳感器方式使用。
不同于一般形式上地測(cè)量電壓，一電荷將應(yīng)達(dá)到一電荷變頻器。它是用一電容器當(dāng)做它的反饋一個(gè)高阻抗運(yùn)算放大器。它的輸出藉著傳動(dòng)器或附上的高壓線的輸入電容在輸入和回電容器與進(jìn)氣成比例, 而且?guī)缀醪怀C揉造作。 高丘狀焊痕角頻率被一個(gè)進(jìn)氣變換器, 而不是傳動(dòng)器特性的回電容器和電阻器設(shè)定。 ( 傳動(dòng)器電阻變化謠傳特性而不是頻率)。 如果時(shí)間常數(shù)夠長(zhǎng)的,錒加倍的傳動(dòng)器將會(huì)為大多數(shù)的振動(dòng)測(cè)量足夠。高阻抗產(chǎn)量 PE 傳動(dòng)器的也許最重要限制是他們一定被 " 噪音對(duì)待的 " 高壓線用; 以別的方式，高壓線的動(dòng)作能移置摩擦電進(jìn)氣, 加入被進(jìn)氣變換器測(cè)量的進(jìn)氣。 摩擦電噪音是一個(gè)在典型的同橋電纜中被發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤通常來(lái)源。
大多數(shù)的 PE 傳動(dòng)器極端高低不平。 每一個(gè)各種不同的形而且按規(guī)定尺寸制作有效的帶它自己的性能妥協(xié)受到的影響。 最通常類(lèi)型的這一個(gè)傳動(dòng)器是壓縮和剪設(shè)計(jì)。 剪設(shè)計(jì)提供來(lái)自環(huán)境的效應(yīng) , 像是熱的暫態(tài)較好的離析和基本的應(yīng)變, 而且是通常更貴。橫梁測(cè)定類(lèi)型設(shè)計(jì)，一個(gè)壓縮的設(shè)計(jì)新類(lèi)型，由于它的較低的生產(chǎn)成本也是相當(dāng)流行的。但是橫梁設(shè)計(jì)通常更脆性的和已經(jīng)限定的頻帶寬度。
整數(shù)的電子學(xué)壓電的（IEPE）。許多壓電加速表／測(cè)力傳感器包括整數(shù)的縮影混合放大器在他們的其他的優(yōu)點(diǎn)之中，不要必須經(jīng)消音處理的電纜。多數(shù)要求一外部恒定電流電源。兩者輸入饋電電流“與”輸出信號(hào)是一樣的雙芯電纜。低阻抗的 IEPE的輸出端設(shè)計(jì)提供弱的電纜絕緣阻力影響相對(duì)免疫，摩擦電噪音，并且寄生信號(hào)拾音器。
輸出端對(duì)體重比的IEPE是比用聚乙烯傳感器高。附加功能可以是合并到電子儀器，包括過(guò)濾器在內(nèi)，過(guò)載保護(hù)，和自我識(shí)別。較低的代價(jià)電纜和條件能被使用因?yàn)檫@工況要求比聚乙烯或者PR而言是較松的。IEPE 加速度儀/力傳動(dòng)器的靈敏度,與 PR, 不是被供給變化重要地影響相反。 相反的，動(dòng)力范圍，輸出電壓的全體可能擺動(dòng), 被偏向和順從電壓影響。當(dāng)駕駛高電容載入的時(shí)候，藉由只有在目前的供給大變更會(huì)有頻率響應(yīng)的問(wèn)題。
內(nèi)建電子學(xué)的缺點(diǎn)是它通常限定對(duì)一個(gè)較狹窄的溫度范圍的傳動(dòng)器。 和一個(gè)同一的傳動(dòng)器比較起來(lái)沒(méi)有內(nèi)部的電子學(xué)的設(shè)計(jì),高阻抗版本將會(huì)總是有一個(gè)較高的平均無(wú)故障時(shí)間 (MTBF) 額定。 除此之外，放大器的必然小尺寸可能預(yù)先排除一些被一個(gè)盛開(kāi)的實(shí)驗(yàn)室放大器, 像是能力提供久驅(qū)動(dòng)高壓線的令人想要的功能。當(dāng)久駕駛線或其他的電容負(fù)載的時(shí)候，限制的回轉(zhuǎn)因此是有這些傳動(dòng)器 ( 一些設(shè)計(jì)相對(duì)地有高輸出阻抗) 的關(guān)心。 問(wèn)題能被藉由在被制造業(yè)者指定的限度里面增加磁盤(pán)電流的數(shù)量治療。
電路因?yàn)殡娙萦捎谠诟兄骱头糯笃髦g的鉛很小的和好控制，所以需要不必然地是進(jìn)氣變換器。 石英被用于電壓模態(tài),也就是, 藉由來(lái)源從動(dòng)件，因?yàn)樗男〗橘|(zhì)常數(shù)比較地提供每單位電荷高電壓。 電壓轉(zhuǎn)化也援助有的鐵電窯業(yè)那由于他們的頻率- 依賴的介質(zhì)常數(shù)在進(jìn)氣模態(tài)的頻率響應(yīng)中下垂。 電壓模態(tài)的幅度頻率響應(yīng)相當(dāng)平。
恒定電流激勵(lì)用串聯(lián)電阻沒(méi)有這些問(wèn)題。然而，PR傳感器通常被補(bǔ)償假定恒壓激勵(lì)和可能不給預(yù)期完成用恒定電流。結(jié)果PR橋梁是它的最靈敏的測(cè)量的健康，并且是通常這支配的做主要角色總數(shù)不可靠傳感器的。
矽應(yīng)變計(jì) 一個(gè)功率加速度記錄器當(dāng)應(yīng)變時(shí)，是一惠斯通電橋的電阻器合并一或多木頭支架那變化價(jià)值。因?yàn)檫@傳感器外表上地被以能量供給，這輸出端可以是所謂的直流耦合的適用趨于穩(wěn)態(tài)條件。關(guān)于定常加速度的數(shù)據(jù)達(dá)到一值。然而，這一橋梁變化的敏感性幾乎直接地用這輸入激勵(lì)電壓，要求一非常堅(jiān)定的和靜止的激勵(lì)供給。
橋式接線的輸出端是這兩個(gè)輸出端之間的區(qū)別。微分放大器被需要的安培或,二者擇一地，來(lái)自激發(fā)的兩者鉛一定飄浮允許產(chǎn)量線之一被系接地。 差別的配置提供共模拒絕的利益;如果對(duì)手,將會(huì)被放大器的減法取消，也就是說(shuō)，任何的噪音信號(hào)將在這放大器中由于減少而消除。
一條勸告的注釋按順序在這里：有著高輸出端PR傳感器，存在過(guò)一試驗(yàn)趨于無(wú)需一放大器和簡(jiǎn)單把這輸出端直接地與一示波器連接在一起。如果鏡和激發(fā)單獨(dú)地被結(jié)束，這將不作工。 示波儀時(shí)常讓單端型輸入。 (輸入的反對(duì)方面被磨) 如果激發(fā)也被將～置于地面 (與和激發(fā)相等的接地),橋的一個(gè)支架被分路，而且整個(gè)的激發(fā)電壓被放置橫過(guò)那一個(gè)橋的支架。如果你是利用交流耦合接通示波器，你可以曲解這相當(dāng)?shù)匦螤?，但是小的和嘈雜的，輸出端。
大多數(shù)的 PR 感知器使用二或四個(gè)活性元件。 電壓產(chǎn)量一二-武裝, 或半份-橋, 感知器是一半的那一四-臂, 或全部橋。穩(wěn)定性要求對(duì)一PR傳感器他們擁護(hù)IEPE比電源和它的工況頗緊的傳感器。低阻抗 PR 傳動(dòng)器共享由 IEPE 提供的噪音免蝕態(tài)的利益, 雖然 PR 的輸出阻抗時(shí)常夠大的它不能夠駕駛大的電容負(fù)載。 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是由于IEPE 外殼,結(jié)果是在產(chǎn)量上的一個(gè)低通濾波器,限制高頻響應(yīng)。
一臺(tái)應(yīng)變儀的敏感性來(lái)自既它的結(jié)構(gòu)的彈性響應(yīng)和材料抵抗力。線和厚的或薄膜電阻器有低的規(guī)因數(shù); 那是, 電阻的比率對(duì)應(yīng)變的變化很小。 他們的響應(yīng)被有柔性響應(yīng)支配。 他們是有幾乎固定數(shù)值的電阻系數(shù)的事物有效同種范圍。 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)由于任何的電阻器，他們有對(duì)長(zhǎng)度的數(shù)值比例項(xiàng)和反的比例到橫斷面面積。 如果一個(gè)傳統(tǒng)的事物被展,當(dāng)長(zhǎng)度增加的時(shí)候，它的寬度減少。 兩者的效應(yīng)增加電阻。
泊松比定義總值一橫向尺寸是勉強(qiáng)的比擬這數(shù)量這經(jīng)度的尺寸是伸展。給予一個(gè) 0.3(一個(gè)通常的數(shù)值) 的泊松比, 因數(shù)會(huì)是 1.6; 電阻會(huì)變更 1.6 × 超過(guò)它是緊張的。 金屬制的應(yīng)變計(jì)的一個(gè)典型規(guī)因數(shù)的是2。
這反應(yīng)的應(yīng)變儀用較高的儀表靈敏度被這壓力電阻效應(yīng)支配，是應(yīng)變抵抗性的變化。半導(dǎo)體材料展覽品這一個(gè)效應(yīng),像壓電性強(qiáng)烈地是一個(gè)水晶取向的函數(shù)。 喜歡其他的半導(dǎo)體性質(zhì),它也是一個(gè)雜物濃度和溫度的強(qiáng)函數(shù)。規(guī)因數(shù)靠近 100 對(duì)矽規(guī)是通常的,和,當(dāng)和小的尺寸和各向異性地蝕刻的矽集中應(yīng)力幾何學(xué)結(jié)合的時(shí)候，硅PR傳感器的效率是非常令人印象深刻的。 小型化允許一些 PR 的自然頻率 >1 MHz 震動(dòng)加速度儀。
最現(xiàn)代的PR傳感器是用單個(gè)碎片硅制造的。一般說(shuō)來(lái)，造型整體傳感器的優(yōu)點(diǎn)從一個(gè)單一的材料塊是更好的穩(wěn)定性，較少熱量的失配在部分之間，并且較高的可靠性。欠阻尼的 PR 加速度儀容易不比 PE 裝置高低不平。 單一晶體矽能有特別的降伏強(qiáng)度,特別地以高的應(yīng)變率，但是它是然而一個(gè)脆的事物。 矽的內(nèi)磨擦非常低，因此，諧振擴(kuò)大可能是比較高的超過(guò)對(duì)于 PE 傳動(dòng)器。 兩者的這些功能成為它的比較易脆性的因素, 雖然如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)而且安裝他們被規(guī)律性用測(cè)量震動(dòng)很好上述的 100,000 g 。他們通常有較寬的頻帶寬度勝于 PE 傳動(dòng)器 (比較相似實(shí)物大小范圍的模型), 連同較小的非線性，零的移位和磁滯特性。 因?yàn)樗麄冇兄绷麟姺磻?yīng)，他們?cè)趯⒁a(chǎn)生長(zhǎng)期計(jì)量時(shí)才使用。
在 PR 加速度儀的一個(gè)典型獨(dú)石矽可察元件中,1 毫米角尺矽芯片合并整個(gè)的彈簧，質(zhì)量和四個(gè)臂的 PR 應(yīng)變計(jì)橋總成。 感知器經(jīng)由各向異性的浸蝕和顯微機(jī)械加工技術(shù)是利用一個(gè)單一晶體矽做成的。 應(yīng)變計(jì)被本來(lái)平的矽一個(gè)雜物的圖案造形。 溝流的后來(lái)浸蝕釋放規(guī)并且同時(shí)地定義如只是最初厚度的矽區(qū)域的質(zhì)量。
橋路可以由放置并聯(lián)補(bǔ)償電阻或者級(jí)數(shù)用任何這木頭支架平衡了，做相配的或者這阻抗值及價(jià)值的變化用溫度的修正。補(bǔ)償是一種藝術(shù); 因?yàn)?PR 傳動(dòng)器能有非線性特性, 用激發(fā)來(lái)自它被制作或校正的條件差積操作它是不受勸告的。 舉例來(lái)說(shuō)， PR 靈敏度只有大約成比例激發(fā), 通常是一個(gè)固定的電壓或, 在一些外殼, 定流中有一些性能利益。因?yàn)闊岬男阅軐?huì)大體上和激發(fā)電壓的變化,在靈敏度和激發(fā)之間沒(méi)有一個(gè)精密的比例。 另外的預(yù)防在處理電壓驅(qū)動(dòng)的橋方面, 特別地有低的電阻那些, 是確認(rèn)橋拿適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)。 輸入熔斷絲的級(jí)數(shù)電阻擔(dān)任一個(gè)分壓器。注意這輸入導(dǎo)線有低電阻，或者那一六線的大小是制成的（用讀出線在這橋梁趨于允許這激勵(lì)被校準(zhǔn)）所以這橋梁獲得這特有的激勵(lì)。
恒定電流激勵(lì)工作沒(méi)有這些用串聯(lián)電阻的問(wèn)題。然而， PR 傳動(dòng)器通常被補(bǔ)整傲慢的固定電壓激發(fā)并且不可能用定流給被需要的性能。 PR 橋的平衡是它的健康最敏感衡量, 而且通常是傳動(dòng)器的總不確定度的占優(yōu)勢(shì)的功能。 平衡,有時(shí)叫做了偏向, 零偏位 , 或 ZMO( 零可測(cè)量產(chǎn)量,和 0 g 的產(chǎn)量),能被通常是熱的特性或在內(nèi)部或外面地誘導(dǎo)了感知器的應(yīng)變變化的一些效應(yīng)改變。傳動(dòng)器外殼設(shè)計(jì)嘗試隔離來(lái)自外面的應(yīng)變 , 像是熱的暫態(tài)，基本的應(yīng)變或固定轉(zhuǎn)矩的感知器。 內(nèi)部的應(yīng)變變化,舉例來(lái)說(shuō)，環(huán)氧基樹(shù)脂蠕升,容易成為長(zhǎng)期的不穩(wěn)定的因素。所有的這些比較對(duì)于錒加倍的裝置因?yàn)樗麄冊(cè)谥绷髡呒颖秱鲃?dòng)器的較寬頻帶中更時(shí)常發(fā)生，通常低周波效應(yīng)對(duì)直流傳動(dòng)器是更重要的。
一些PR設(shè)計(jì)，尤其是高靈敏度傳感器，是設(shè)計(jì)有阻尼延長(zhǎng)頻帶和過(guò)量程的能力。。 阻尼系數(shù)0.7 是考慮過(guò)的理想。 如此的設(shè)計(jì)時(shí)常使用油或一些其他的粘滯液體。 二個(gè)特性聽(tīng)寫(xiě)技術(shù)是有用的只有在相對(duì)地低周波: 阻尼軍隊(duì)成比例流過(guò)速度,而且適當(dāng)?shù)牧髁克俣缺唤逵捎么蟮奈灰票昧黧w達(dá)到。 這是在那敏感的傳動(dòng)器的一個(gè)快樂(lè)的巧合他們?cè)诘偷募铀俣阮l率操作位移足夠大哪里。粘滯阻尼可以有效地除去共振放大率，延長(zhǎng)過(guò)量程的能力，并且比加倍有效帶寬。然而，因?yàn)榫彌_液的粘性是一溫度的強(qiáng)函數(shù)，傳感器的有用的溫度范圍實(shí)質(zhì)上是受限制的。
可變電容 VC傳感器是通常平行板空隙電容器其中的設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)垂直于電鍍層。在一些設(shè)計(jì)中屏從一個(gè)邊緣被把～建成懸臂式，因此，動(dòng)作實(shí)際上是轉(zhuǎn)動(dòng); 其他的屏在圓周的周?chē)恢г? 當(dāng)做在一個(gè)彈網(wǎng)中。 由于加速度的在 VC 元件的電容方面的改變被一對(duì)目前檢波器感覺(jué)皈依者進(jìn)入電壓產(chǎn)量之內(nèi)的變化。許多VC傳感器是微電機(jī)一致地在一間隔一點(diǎn)點(diǎn)微米厚的趨于允許空氣減震中間插進(jìn)的腐蝕劑硅片。事實(shí)是空氣粘度變化由只有一點(diǎn)百分比在一寬的工作溫度范圍提供一頻率響應(yīng)比是可完成的用油阻尼PR設(shè)計(jì)更堅(jiān)固的上方。
在一VC加速度記錄器中，一個(gè)高頻振蕩器給VC元件提供必要的激勵(lì)。電容變化被這檢流器檢測(cè)。輸出電壓與電容變化成正比因此，趨于加速度。這結(jié)合的超程停留在這間隔可以提高高低不平的在這靈敏的方向，雖然阻力趨于過(guò)量程的在橫向必須信任單獨(dú)地靠這懸浮的力量，按現(xiàn)狀對(duì)全部的其他的傳感器設(shè)計(jì)沒(méi)有超程停止來(lái)說(shuō)是正確的。一些設(shè)計(jì)可以繼續(xù)存在極其大加速度過(guò)量程的工況是 1000倍的測(cè)量范圍。
一臺(tái)典型微電機(jī)VC加速度記錄器的傳感器是由三硅元件膠合到一起形成的密封的裝配。元件中的二個(gè)是空氣介質(zhì)，平行板積蓄器的電極。 中央的元件用化學(xué)被蝕刻造形被薄又易曲手指中止的一個(gè)硬的中央質(zhì)量。 阻尼特性被位于質(zhì)量之上的孔氣體流量控制。
VC傳感器可以提供好傳感器的特色測(cè)定類(lèi)型論述初期的中許多：大的過(guò)量程的，直流電響應(yīng)，低阻抗的輸出端，和單純的外部信號(hào)工況。缺點(diǎn)是成本并且以那在板子上調(diào)節(jié)的增加錯(cuò)綜度按規(guī)定尺寸制作關(guān)聯(lián)。 同時(shí), 高頻電容檢波電路被用，而且一些高頻載波通常在產(chǎn)量信號(hào)上出現(xiàn)。它是通常連達(dá)到（即，1000倍）比輸出信號(hào)的頻率高三數(shù)量級(jí)也不被注意到。
伺服系統(tǒng)（力平衡） 雖然伺服加速度計(jì)是主要地使用在慣性制導(dǎo)系統(tǒng)，但是一些他們的工作特性必然使他們?cè)谝欢ǖ恼駝?dòng)應(yīng)用中是合乎需要的。所有的在先前被描述的加速度儀類(lèi)型是開(kāi)環(huán)裝置在哪一產(chǎn)量由于可察元件的撓曲被直接地讀。在倍力器中-控制, 或閉合回路，加速度儀, 撓曲信號(hào)被用當(dāng)一個(gè)身體上地驅(qū)動(dòng)或再平衡返回平衡位的質(zhì)量電路的反饋。 倍力器加速度儀制造業(yè)者建議仰賴位移 (也就是,晶體和 piezoresistive 元件的繃皮操作) 時(shí)常生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)量信號(hào)的開(kāi)環(huán)儀器引起非線性錯(cuò)誤。在閉合回路中設(shè)計(jì),內(nèi)部的位移被試驗(yàn)過(guò)的質(zhì)量電再平衡保持極端小,將非線性減到最少。 除此之外，閉合回路設(shè)計(jì)被說(shuō)有較高的精確度勝于開(kāi)環(huán)打字。 然而，期間精確度的定義改變。以傳感器制造商校核。伺服加速度計(jì)可以使兩個(gè)基本幾何結(jié)構(gòu)的其中任何一個(gè)：線的（例如，擴(kuò)音器）和擺動(dòng)的（儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)）。
振動(dòng)的幾何結(jié)構(gòu)是商業(yè)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的。直到最近，伺服機(jī)構(gòu)是主要地以電磁原則為基礎(chǔ)。力通常被藉由在一個(gè)磁場(chǎng)之前經(jīng)過(guò)在質(zhì)量上的線圈駕駛電流提供。 在和一個(gè)電磁的再平衡機(jī)構(gòu)的下垂倍力器加速度儀中，下垂的質(zhì)量發(fā)展對(duì)試驗(yàn)過(guò)的質(zhì)量和那應(yīng)用的加速度的產(chǎn)品轉(zhuǎn)矩比例項(xiàng)。 質(zhì)量的動(dòng)作被位感知器 ( 典型地電容的感知器) 發(fā)現(xiàn), 送一個(gè)誤差訊號(hào)給伺服系統(tǒng)。 誤差訊號(hào)引起對(duì)產(chǎn)量的倍力器放大器對(duì)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的一個(gè)反饋電流,發(fā)展相等在量中到來(lái)自下垂的質(zhì)量加速度產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩一個(gè)反對(duì)轉(zhuǎn)矩。輸出端是激勵(lì)電流它本身（或者交叉一輸出端電阻器）作用的，與偏轉(zhuǎn)環(huán)傳感器相似，跟外加力成比例因此趨于加速度。
和開(kāi)環(huán)傳感器的高低不平的彈簧元件相反，再平衡壓入回路加速度記錄器的箱體中主要地有關(guān)電的并且只有當(dāng)有動(dòng)力提供時(shí)存在。當(dāng)能實(shí)行的和大多數(shù)的阻尼被提供透過(guò)電子學(xué)的時(shí)候，彈簧在敏感的方向中是如易壞的。不像獨(dú)自地仰賴可察元件 (s) 的特性其他的直流- 響應(yīng)加速度儀，它是閉合回路設(shè)計(jì)的反饋電子學(xué)控制使存偏見(jiàn)穩(wěn)定性。因此伺服加速度計(jì)傾向于提供較少零點(diǎn)飄移，是我們?cè)谡駝?dòng)測(cè)量中使用他們的主要的理由。一般說(shuō)來(lái)，他們有一個(gè)<1000赫茲的有效帶寬的并且被設(shè)計(jì)成以比較地低加速度級(jí)并且極低頻元件方式使用在應(yīng)用。
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