1、靈敏度的選擇
*小加速度測(cè)量值也稱*小分辨率,考慮到后級(jí)放大電路噪聲問題,應(yīng)盡量遠(yuǎn)離*小可用值,以確保*佳信噪比。*大測(cè)量極限要考慮加速度計(jì)自身的非線性影響和后續(xù)儀器的*大輸出電壓,估算方法:*大被測(cè)加速度×傳感器的電荷/電壓靈敏度,以上數(shù)值是否超過配套儀器的*大輸入電荷/電壓值,建議如已知被測(cè)加速度范圍可在傳感器指標(biāo)中的“參考量程范圍”中選擇(兼顧頻響、重量),同時(shí),在頻響、重量允許的情況下,靈敏度可考慮高些,以提高后續(xù)儀器輸入信號(hào),提高信噪比。
在兼顧頻響、重量的同時(shí),可參照以下范圍選擇傳感器靈敏度:土木工程原型和超大型機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)在0.1g~10g左右,可選3000pC/g~300pC/g的加速度計(jì),機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)在10g~100g左右,可選擇20pC/g~200pC/g的加速度計(jì),沖擊可選0.1pC/g~20pC/g左右的加速度計(jì)。
2、頻率選擇
選擇加速度計(jì)的頻率應(yīng)高于被測(cè)物的振動(dòng)頻率,有倍頻分析要求的加速度計(jì)頻響應(yīng)更高。土木工程是低頻,加速度計(jì)可選擇0.2Hz~1kHz左右,機(jī)械設(shè)備一般是中頻段,可根據(jù)設(shè)備轉(zhuǎn)速、設(shè)備剛度等因素綜合估計(jì)頻率,選擇0.5Hz~5kHz的加速度計(jì)。沖擊測(cè)量高頻居多。
加速度計(jì)的安裝方式不同也會(huì)改變使用頻響(對(duì)振動(dòng)值影響不大),安裝面要平整、光潔,安裝選擇應(yīng)根據(jù)方便、**的原則。這里給出同一只KD1005加速度計(jì)不同安裝方式的使用頻率:螺釘5kHz,環(huán)氧或“502”4kHz,磁吸盤1.5kHz,雙面膠0.5kHz,由此可見,安裝方式對(duì)測(cè)試頻響影響很大,應(yīng)注意選擇。
加速度計(jì)的重量、靈敏度與使用頻率成反比,靈敏度高,重量大,使用頻率低,這也是選擇的技巧。
3、內(nèi)部結(jié)構(gòu)
內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指敏感材料晶體片感受振動(dòng)的方式及安裝形式,有壓縮和剪切兩大類,常見的有中心壓縮、平面剪切、三角剪切、環(huán)型剪切。中心壓縮頻響高于剪切型,剪切型的環(huán)境適應(yīng)性好于中心壓縮型。如配用積分型電荷放大器測(cè)量速度、位移時(shí),*好選用剪切型產(chǎn)品,這樣所得信號(hào)波動(dòng)小,穩(wěn)定性好。
4、內(nèi)置電路
內(nèi)置的概念是將電荷/電壓轉(zhuǎn)換放大電路置于加速度計(jì)內(nèi),成為具有電壓輸出功能的傳感元件。它可分雙電源(四線)及單電源(二線并帶偏置的稱ICP)兩種,下面所指內(nèi)裝電路專指ICP型。
目前,內(nèi)置電路傳感器在國內(nèi)使用較多的方面是用于機(jī)械故障、樁基檢測(cè),不少在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目上也在使用該類產(chǎn)品。
ICP傳感器的芯線作供電并又是信號(hào)輸出通道。內(nèi)置電路傳感器靈敏度的選型計(jì)算:
如選用目前*為通用的100mV/g,可測(cè)50g以內(nèi)振動(dòng),因?yàn)樵搨鞲衅鲃?dòng)態(tài)范圍±5Vp,如測(cè)量100g,則用50mV/g的加速度計(jì),其余以此類推。
內(nèi)置電路的優(yōu)勢(shì)是低價(jià)位,抗干擾好,可長線使用,但它的耐高溫、可靠性不如電荷輸出產(chǎn)品,且動(dòng)態(tài)范圍也因輸出電壓和偏置電壓的作用而受到限制。
5、配套儀器
壓電類加速度計(jì)如是電荷輸出,可與任何一種高阻輸入的電荷放大器或具有電荷前置功能的采集器相配,電荷放大器種類較多,有單臺(tái)、多路、積分、準(zhǔn)靜態(tài),這都要根據(jù)測(cè)量要求進(jìn)行選擇。
也有特例,如直接將壓電傳感器的輸出信號(hào)接入具有一定高阻性能的三次儀表(如示波器),同樣可測(cè)得信號(hào),但因阻抗匹配不夠,只能是定性了解動(dòng)態(tài)狀況。
ICP型內(nèi)置式加速度計(jì)專門有恒流適配器,一臺(tái)儀器可供多只加速度計(jì)的恒流供電及信號(hào)輸出。部分?jǐn)?shù)據(jù)采集儀器也自帶恒流功能,可直接與ICP傳感器配用。
普通電荷輸出型傳感器如與具有恒流輸出的數(shù)據(jù)采集器配套,可采用JM3861恒流適調(diào)器。
雙電源加速度計(jì)可由采集器提供雙電源或用雙路直流穩(wěn)壓電源供電。