本文以
株洲市中航測(cè)控技術(shù)有限公司的振動(dòng)速度傳感器為例，詳細(xì)介紹了在特定情況下該如何正確選擇并安裝恰當(dāng)?shù)膫鞲衅黝?lèi)型
在航空、航天、車(chē)輛、機(jī)械、土木、化工等工程領(lǐng)域，機(jī)械振動(dòng)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題日益突出。振動(dòng)測(cè)試和動(dòng)態(tài)分析已成為機(jī)械、結(jié)構(gòu)產(chǎn)品研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用、維護(hù)中*的重要手段。隨著測(cè)試技術(shù)向數(shù)字化、智能化和計(jì)算機(jī)化方向的發(fā)展它們發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用。而振動(dòng)傳感器的選擇，是振動(dòng)測(cè)試中首先要考慮的問(wèn)題。一般可選擇加速度、速度和位移傳感器的任何一種來(lái)測(cè)量振動(dòng)。在給定頻率下，加速度、速度與位移之間的幅值相差一個(gè)圓頻率因子，相位差90。。在測(cè)量系統(tǒng)中，可通過(guò)積分電路由加速度得到速度，由速度得到位移。但是由于三類(lèi)傳感器原理構(gòu)造的不同，使用范圍的差異，在特定情況需選擇恰當(dāng)?shù)膫鞲衅黝?lèi)型。
以株洲市中航測(cè)控技術(shù)有限公司的振動(dòng)速度傳感器為例，在選擇加速度傳感器時(shí)，應(yīng)主要考慮以下特性：
（1）靈敏度。
靈敏度是加速度傳感器zui重要的特性之一。理論上加速度傳感器的靈敏度越高越好。但靈敏度越高，壓電元件疊層越厚，導(dǎo)致傳感器自身諧振頻率下降，影響測(cè)量頻率范圍。而且靈敏度高的壓電加速度傳感器自身質(zhì)量大，不利于輕小試件的測(cè)量。因現(xiàn)代測(cè)量系統(tǒng)能接受很低振級(jí)的信號(hào)，因而靈敏度也不再是決定一切的因素。壓電加速度傳感器的靈敏度有電荷與電壓兩種。對(duì)于ICP傳感器主要是電壓靈敏度。
（2）安裝諧振頻率。
即壓電加速度傳感器安裝在其質(zhì)量相對(duì)很大的剛性基礎(chǔ)上時(shí)的固有頻率
式中：k為壓電元件的等效剛度，為傳感器質(zhì)量塊的質(zhì)量。該參數(shù)決定了加速度傳感器的測(cè)量頻率范圍。通常取測(cè)量頻率范圍為安裝諧振頻率的1/3，這時(shí)測(cè)得的振動(dòng)誤差不大于1dB（約10％）。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度，可選擇測(cè)量上限頻率小于諧振頻率的1/5--1/10。
（3）傳感器質(zhì)量。當(dāng)需要在測(cè)量對(duì)象上布置大量傳感器或測(cè)量輕小試件的振動(dòng)時(shí)，加速度傳感器的質(zhì)量大小就顯得十分重要了。因?yàn)樵谶@種情況下必須考慮傳感器的附加質(zhì)量對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的影響。其影響可由下式近似估算
式中：為帶傳感器的結(jié)構(gòu)固有頻率，Ma和Ms分別為傳感器附加質(zhì)量和結(jié)構(gòu)在該階固有頻率下的等效質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)傳感器質(zhì)量應(yīng)小于有效質(zhì)量的1/10。
（4）動(dòng)態(tài)范圍。在被測(cè)加速度很小或很大時(shí)，必須考慮加速度傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。從理論上講，壓電加速度傳感器的輸出線性范圍的下限可以到零，但實(shí)際上動(dòng)態(tài)范圍的下限取決于連接電纜和測(cè)量電路的電噪聲。因此測(cè)量小加速度時(shí)不宜選用動(dòng)態(tài)范圍太大的傳感器。加速度傳感器動(dòng)態(tài)范圍的上限由其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度決定。在測(cè)量很大加速度時(shí)（包括沖擊），必須選擇有足夠動(dòng)態(tài)范圍的傳感器。
除以上主要特性參數(shù)外，在選擇加速度傳感器時(shí)還需要考慮使用環(huán)境。其中zui重要的是溫度環(huán)境。一般通用壓電加速度傳感器的使用溫度上限在200℃ 左右。溫度再高，由于壓電陶瓷的極性減弱，會(huì)導(dǎo)致靈敏度*性下降。此外在選擇加速度傳感器時(shí)，有時(shí)還需考慮基座應(yīng)變、磁場(chǎng)、噪聲等環(huán)境因素的影響。
為了得到可靠的振動(dòng)測(cè)量結(jié)果，必須保證傳感器的正確安裝。以壓電式加速度傳感器為例，安裝時(shí)必須使其靈敏度主軸與測(cè)量方向一致。此外應(yīng)使傳感器與被測(cè)量體之間有剛性傳遞，以保證傳感器正確感受被測(cè)量體的振動(dòng)。
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