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| 壓電加速度傳感器工業振動測量中的應用 |
電荷輸出與低阻電壓輸出傳感器在工業振動測量中的應用:
工業振動測量傳感器的實際應用根據測量對象和與測量系統的組合一般可分成兩大類：1) 對測量對象進行實時監測即所謂在線監測 2) 定期對測量對象巡回檢測。工業振動測量的周邊環境相對都比較惡劣, 在線監測的傳感器到數字采集系統一般都有一定的距離，因此高阻抗的電荷信號就非常容易受干擾。除現場是高溫測量外, 工業振動在線監測用的傳感器通常都選用帶內置電路的電壓輸出型。而對巡回檢測用傳感器往往因為出于對成本的考慮大多使用電荷輸出型壓電加速度傳感器。
一: 傳感器的測量頻率范圍和靈敏度選擇
工業振動測量傳感器的靈敏度選擇一般都以適中為多，50mV/g, 100mV/g 和 200 mV/g可以滿足大部分工業振動測量的需要；電荷輸出型的傳感器靈敏度的選擇大部分是在30 pC/g ~50 pC/g。然而對傳感器的頻率范圍則必須根據不同的測量對象進行選擇。需要指出的是傳感器的安裝形式和質量好壞以及不同的電纜配備都會直接影響到傳感器的高頻使用。比如在頻率響應較高的傳感器上加配吸鐵座，這樣傳感器的高頻使用范圍將直接受到吸鐵座制約；螺釘安裝平面不能達到的平度要求也會降低其實際使用的高頻截止頻率；傳感器的輸出接頭不同形式或電纜重量的增加也可能直接影響傳感器的高頻響應。這些影響頻響的因素雖不能從傳感器的技術指標上完全反映，但都 是工業振動測量傳感器使用中常見的問題。如果客戶對實際應用有疑問，可直接與生產廠商咨詢。
二:工業環境： 環境噪聲對信號的干擾，溫度，濕度和腐蝕對傳感器的影響
環境噪聲對測量信號的影響在工業振動測量傳感器選用中是一個重要而又容易忽視的問題。 由于振動信號的大小和頻率范圍等綜合因素, 通用工業用傳感器的靈敏度一般都在50mV/g到200mV/g之間。對噪聲判斷的重點應考慮如何確定工業現場的環境噪聲以及如何防止外界噪聲對測量信號的影響；這要比傳感器自身的電噪聲更為重要。最大限度地降低環境噪聲對測量傳感器的影響是工業振動傳感器選擇和使用中必須考慮的問題。
首先是對地回路這主要是由于傳感器和測量系統中的其他儀器多點接地引起的接地回路，解決這個問題的一般方法是在傳感器的信號地（傳感器的外殼）和被測物體間采用絕緣安裝座。使傳感器浮地這樣便可避免接地回路的形成。
其次在傳感器安裝周圍有較強的電磁場（大電機或高電壓電器），這將直接影響傳感器輸出信號。在這種情況下傳感器應選用雙層屏蔽殼設計，雙層殼屏蔽形式可以將外界電磁場對傳感器的干擾減少到最小。當然傳感器也因為重量增加以及引入額外的機械耦合，使傳感器的高頻響應將會受到一定的影響。
高溫環境下的振動測量對壓電型加速度傳感器一直是一個挑戰。對帶內置式電路的傳感器其指標一般多為125ºC，衡量內置電路型傳感器在高溫下是否能正常工作的關鍵是傳感器的偏置電壓穩定與否。如果傳感器的偏置電壓不穩定，這將直接影響測量信號。 三:濕度和各種腐蝕對壓電傳感器的影響
壓電加速度傳感器為保證敏感芯體高絕緣一般均采用全密封形式，因此絕大多數工業振動測量傳感器都能滿足在一般工業現場的濕度條件長期使用。如對傳感器的工作環境濕度有特殊要求，客戶應與制造廠家聯系。
不銹鋼材料通常被用于壓電加速度傳感器的殼體，因此傳感器的耐腐蝕能力能適合大部分工業現場測試的條件。然而對電纜外包裝材料則由于存在各種不同選擇，客戶應根據不同的實際工業現場條件選擇與其相適應電纜。
四:傳感器的信號輸出接頭形式和電纜的選擇
接頭選擇是否恰當能直接影響到測量信號，特別是對雙層殼屏蔽的傳感器。雙芯外加屏蔽的電纜與傳感器聯體的形式很為普遍，但安裝不如可拆卸電纜接頭方便。雙芯可拆卸的傳感器接頭成本較高，且其可靠性不如聯體電纜。對單層殼的傳感器M6和TNC都是經常選用的接頭。
由于工業測量現場環境條件復雜多變，因此在電纜選擇時首先要確保信號的質量，將外部噪聲對信號的干擾降低到最��；其次是考慮電纜的壽命和使用方便程度。雙重屏蔽電纜對電荷輸出的傳感器是必需的。 但對低阻抗電壓型傳感器而言，帶屏蔽的雙絞線電纜一般都能滿足工業現場的要求。而普通的同軸屏蔽電纜則按不同的環境條件來確定是否合適。需要指出的是，如果傳感器選用雙層屏蔽殼設計形式，其對應的電纜則必然是屏蔽的雙絞線電纜或雙重屏蔽電纜。
電纜外絕緣層的材料選擇將直接影響現場條件下電纜的壽命。電纜外絕緣材料和直徑尺寸則根據具體測量現場條件（溫度，接觸介質和機械特性）選定，最經常使用的材料為PVC和四氟。PVC 為最經常使用的電纜外絕緣材料，但PVC在耐油方面和高溫環境下使用都不如聚四氟乙烯材料；聚四氟乙烯材料雖在溫度和防腐蝕優于其它絕緣材料，但其成本較高。在環境特別惡劣的場合，金屬鎧甲也常被采用以保護電纜，防止意外損傷。必須認識到由于金屬鎧甲自身重量較重，作為傳感器的附加質量將會導致傳感器高頻響應發生變化 (高頻截止降低) 以至測量誤差增加，所以在選用時應謹慎。
五: 傳感器的安裝形式
工業測量傳感器的安裝一般采用以下3 種方法，巡回檢測常用吸鐵安裝座或手持測量，而在線監測則采用螺釘安裝。吸鐵安裝座因使用方便而在巡回檢測應用中非常普遍，這種安裝方式一般適合中低頻率的測量。另外因吸鐵撞擊的作用，傳感器與被測物體之間的沖擊可達數千g，這對帶內置電路型的加速度傳感器可能造成偏置電壓的飄移，使測量數據直接受到影響。對手持傳感器振動測量，由于方向上的不穩定性和很低的頻率響應范圍，這種形式僅用于低頻振動的定性或對比數據的測量。在螺釘安裝形式中，帶有中心通孔的傳感器具有360度可旋轉的特點，方便于側向電纜輸出傳感器的安裝。由于壓電式傳感器是通過與被測對象直接接觸來獲取信號，而工業設備本身都有一定的電位差，所以工業振動測量傳感器一般要求安裝底座對地絕緣或采用雙層殼屏蔽。 |
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