传感器安装方式对振动测试的影响重点
振动测试技术方案
振动测试技术方案采用加速度计作为振动传感器，对被测系统的三轴向加速度进行测量，描述系统的冲击振动特性。
一、指标分析最常用的振动测量传感器按各自的工作原理可分为压电式、压阻式、电容式、电感式以及光电式。
压电式加速度传感器因为具有测量频率范围宽、量程大、体积小、重量轻、对被测件的影响小以及安装使用方便，所以成为最常用的振动测量传感器。
在一般通用振动测量时，用户主要关心的是加速度计传感器的技术指标，包括灵敏度、带宽、量程、分辨率、输出电气特性等。
（1）灵敏度传感器的灵敏度是传感器的最基本指标之一，灵敏度的大小直接影响到传感器对振动信号的测量。
不难理解，传感器的灵敏度应根据被测振动量（加速度值）大小而定，但由于加速度传感器是测量振动的加速度值，而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比，所以不同频段的加速度信号大小相差甚大。
选择加速度传感器灵敏度时应对信号有充分的估计，最常用的振动测量压电式加速度计灵敏度，电压输出型（IEPE 型）为50~100 mV/g，电荷输出型为10 ~ 50 pC/g。
（2）带宽传感器的带宽是指传感器在规定的频率响应幅值误差内（±5%, ±10%, ±3dB）传感器所能测量的频率范围。
频率范围的高，低限分别称为高、低频截止频率。
截止频率与误差直接相关，所允许的误差范围大则其频率范围也就宽。
作为一般原则，传感器的高频响应取决于传感器的机械特性，而低频响应则由传感器和后继电路的综合电气参数所决定。
高频截止频率高的传感器必然是体积小，重量轻，反之用于低频测量的高灵敏度传感器相对来说则一定体积大和重量重。
（3）量程加速度传感器的测量量程是指传感器在一定的非线性误差范围内所能测量的最大测量值。
通用型压电加速度传感器的非线性误差大多为1%。
作为一般原则，灵敏度越高其测量范围越小，反之灵敏度越小则测量范围越大。
IEPE（电压）输出型压电加速度传感器的测量范围是由在线性误差范围内所允许的最大输出信号电压所决定，最大输出电压量值一般都为±5V。
传感器与测试技术7 振动的测量
在加速度计与被测物之间涂一层硅胶，可改善冲击状
态，有利于高频响应。
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7.2 测振传感器
7.2.3 接触式测振传感器的校准 ⑴ 绝对法 拾振器固定在校准用的标准振动台上，由正弦信号发生器
发出标准信号，经功率放大器放大，推动振动台，用激光干涉 振动仪直接测量振动台的振幅，在与被校准拾振器的输出进行 比较，从而确定拾振器的灵敏度。可以同时测量频率响应。
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7.1 概述
（3）测振放大器 它将测振传感器转换后的电信号加以放大 ，以便分析设备
的后续分析、处理以及记录显示仪器的记录、显示、绘图等。 常用的测振放大器类型有电荷放大器、电压放大器和调制型放 大器等。
（4）分析设备 主要有频谱分析仪，可分为模拟式和数字式两大类。
（5）记录显示仪器 根据振动测量的不同目的，可将振动测量结果以数据或图
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惯性式位移传感器的相频特性
② 速度传感器
7.2 测振传感器
x y0 0
(n)2 1(n)2 242(n)2
动态特性与位移传感器相同
③ 加速度传感器
y0
x0 2
1
2 n
1(n)2 242(n)2
y0
x0
2 n 2
1
1(n)2 242(n)2
质量元件相对壳体的位移与被测振动加速度成正比 。
惯性传感器的质量元件相对于外壳的运动与被测物体的运 动规律一样。
其振幅比与相位差值由传感器的固有频率及阻尼比的大小 来确定。
讨论： ① 位移传感器
n ，0.6~0.7低频只能保证幅值精度，无法保证
振动加速度传感器的原理及选型安装方式
振动加速度传感器的原理及选型安装方式振动加速度传感器主要是用于测量轴承的振动，个别情况下也会用于测量转轴振动，它主要是安装在各种旋转机械装置的轴承盖上。
它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体，能够直接与记录显示和采集仪器连接，简化了测试系统提高了测试的精度和可靠性，广泛应用于核爆炸、航空航天、铁路桥梁、建筑、车船、机械、水利、电力等领域。
ULT2023V系列振动加速度传感器简介ULT2023V系列振动加速度传感器，是在传感器内部集成了微型集成电路放大器(mini IC)的压电振动加速度传感器，将传统的压电振动加速度传感器与电荷放大器集于一体，能直接与采集或记录仪器连接，简化了测试系统，提高了测试精度和可靠性，同时具有低阻抗输出、抗干扰、噪声小、性价比高、安装方便等显著优点。
ULT2023振动加速度传感器技术指标：灵敏度：25mV/g量程：200g频率范围：0.7-11000Hz（±10%)安装谐振点:33kHz分辨率：0.0008g抗冲击：2000g重量：13gm安装螺纹：M5mm线性：≤1%横向灵敏度：≤5%典型值：≤3%输出偏压：8-12VDC恒定电流：2-20mA，典型值：4mA输出阻抗：＜150Ω激励电压：18-30VDC典型值：24VDC温度范围：-40～+120℃放电时间常数：≥0.2秒壳绝缘电阻：＞Ω安装力矩：约20-30Kgf.cm(M5螺纹)几何尺寸：六方14mm、高度20或26.5mm振动加速度传感器原理多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的。
所谓的压电效应就是"对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应"。
一般加速度传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。
由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。
振动的测量
径向位移测量
当需要测量轴的径向振动时，要求轴的直径大于探头直径的三 倍以上。
每个测点应同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在 轴承两边的同一平面上相隔90o±5o。由于轴承盖一般是水平 分割的，因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45o ，从原动机端看，分别定义为X探头（水平方向）和Y探头（垂 直方向），X方向在垂直中心线的右侧，Y方向在垂直中心线的 左侧。
考虑需测范围和仪器的动态范围，即可测量程的上 限和下 限，了解仪器的最低可测振动量级。 标定的检验，包括传感器，放大器和记录装置全套 测试系统的特性标定，定出标定值。 画出测量系统的工作方框 图，以及仪器连接草图， 标出所用仪器的型号和序 号，以便于测试系统的安 装和查校。 在选定了振级、频率范围，解决了绝缘及接地回 路等问题后，要确定测振传感器最合理的安装方 法，以及安装固定件的结构及估计可能出现的寄生 振动。
传感器需要与被测物良好接触。如果在水平方 向产生滑动，或者在垂直方向脱离接触，都会使测 试结果严重畸变 2.5.3. 固定件的结构、固定形式和寄生振动 (1)用钢螺栓， (2)用绝缘螺栓和云母垫圈 (3)用永久磁铁， (4)用胶合剂和胶合螺栓， (5)有蜡和橡胶泥粘附， (6)用手持探针。
安装方法
压电加速度计的安装方法 1.钢螺栓 2.绝缘螺栓和云母垫 3.磁铁吸附 4.胶合 5.蜡和橡胶泥粘附 6手持探头
2、振动的位移、速度、加速度指标 位移： x(t)=A*sin(2πft+φ) A-振幅，大小 f-频率，快慢
速度： v(t)=dx(t)/dt=fAcos(2πft+φ) 加速度：a(t)=dv(t)/dt=-f2Asin(2πft+φ)
¾ 三者间频率 f 不变，最大幅值呈 f 倍递增
《检测传感技术》期末复习题参考答案
中国石油大学（北京）远程教育学院《检测传感技术》期末复习题参考答案一、填空题（本题每一填空计2分，共计占总分的40%）1. 一个完整的测试系统由激励装置、传感器、信号调理、信号处理、显示记录等五个基本环节组成。
2. 在测试系统中，激励装置的功能是激发隐含的被测信息；传感器的功能是将被测信息转换成其他信息；信号调理环节的功能是将传感器获得的信息转换成更适合于进一步传输和处理的形式；信号处理环节的功能是对来自信号调理环节的信息进行各种处理和分析；显示记录环节的功能是显示或存储测试的结果。
3. 不失真测试即测试系统的输出要真实地反映其输入的变化。
为实现不失真测试，系统频率响应需要满足的条件是：幅频特性为常数；相频特性呈线性。
对系统瞬态响应的要求是：瞬态误差小；调整时间短。
4. 测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取有用信号。
5. 测试信号的时域特征参数主要有均值、方差和均方值。
6. 信号的均值反映随机信号变化的中心趋势；信号的方差反映随机信号在均值附近的分布状况；信号的均方值反映随机信号的强度。
7. 任何周期信号均可分解为一系列频率比为有理数的简谐信号, 其频谱特性包括离散性、谐波性、收敛性。
8. 频率单一的正弦或余弦信号称为谐波信号。
一般周期信号由一系列频率比为有理数的谐波信号叠加而成。
9. 周期信号的频谱特性：离散性即各次谐波分量在频率轴上取离散值；谐波性即各次谐波分量的频率为基频的整倍数；收敛性即各次谐波分量随频率的增加而衰减。
10. 瞬态信号是在有限时间段存在，属于能量有限信号。
11. 瞬态信号的频谱为连续谱,其幅值频谱的量纲为单位频宽上的幅值，即幅值频谱密度函数。
12. 瞬态信号的时域描述与频域描述通过傅立叶变换来建立关联。
13. 不能用确定的数学公式表达的信号是随机信号。
14. 从时域上看，系统的输出是输入与该系统脉冲响应的卷积。
15. 测试系统的静特性主要包括线性度、灵敏度和回程误差。
振动测试原理
振动测试原理振动测试是一种用来测量物体振动特性的技术手段，它可以帮助人们了解物体在振动状态下的各种参数，如振动频率、幅值、相位等。
振动测试广泛应用于工程领域、科学研究、产品质量控制等方面，具有重要的实用价值和意义。
振动测试的原理是基于物体振动产生的信号，通过传感器采集相应的振动信号，并对信号进行分析处理，从而获取物体振动的相关信息。
振动测试的关键在于信号的采集和分析，这其中涉及到传感器的选择、安装位置、采样频率、数据处理等多个方面。
传感器的选择对于振动测试至关重要，不同类型的振动信号需要选择不同类型的传感器。
常见的振动传感器有加速度传感器、速度传感器和位移传感器，它们分别适用于不同频率范围的振动信号。
在进行振动测试时，需要根据具体的测试要求选择合适的传感器，以确保采集到准确的振动信号。
传感器的安装位置也对振动测试结果产生影响，合理的安装位置可以最大程度地保证信号的准确性。
通常情况下，传感器需要安装在物体振动的主要部位，以获取最具代表性的振动信号。
此外，传感器的安装方式和固定方式也需要特别注意，以避免在测试过程中产生误差。
采样频率是指在一定时间内采集振动信号的次数，它直接影响到信号的分辨率和准确性。
在进行振动测试时，需要根据被测试物体的振动频率范围选择合适的采样频率，以保证采集到足够的振动信息。
通常情况下，采样频率需要是振动信号频率的两倍以上，以满足奈奎斯特采样定理的要求。
数据处理是振动测试的最后一步，通过对采集到的振动信号进行分析处理，可以得到物体振动的各项参数。
常见的数据处理方法包括时域分析、频域分析、阶次分析等，它们可以帮助人们全面地了解物体的振动特性。
在进行数据处理时，需要根据具体的测试要求选择合适的分析方法，并结合实际情况进行综合分析，以得出准确的测试结果。
总的来说，振动测试原理涉及到传感器选择、安装位置、采样频率、数据处理等多个方面，这些方面都对振动测试结果产生重要影响。
只有在这些方面都做到合理、准确，才能够得到准确可靠的振动测试结果，为工程领域、科学研究、产品质量控制等提供有力支持。
传感器与检测技术(重点知识点总结)
传感器与检测技术知识总结1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。
二、传感器的分类1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。
（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。
2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。
（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。
3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。
5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。
而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。
6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。
机械振动测试技术与案例分享
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振动.应变.声学.冲击 全面解决方案
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3.传感器与仪器使用注意事项
★应变测试时，发现电桥无法平衡怎么办？ a. 检查应变片是否绝缘、检查应变片桥路是否接对，应 变仪上桥路档位选择是否正确 b.用万用表量应变片电阻：标准应该为120欧姆，如果过 大，如到达131欧姆，则是由于电阻过大无法平衡。解 决方法如下： ◆更换电阻小的导线，或缩短导线长度；
1.试验概述 2.试验仪器 3.测点布置 4.测试过程 5.测试结果
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1.试验概述
对某型号电机转子进行了双面动平衡测试，通过 动平衡测试，得到两个不平衡面的不平衡量及相位， 最后给出平衡该不平衡量所需加的配重及相位。
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2.试验仪器
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3.测点位置
本次试验属于双面动平衡，将被测对象某发电 机转子放置于平衡机上，在两个平衡面的径向 分别放置一个加速度传感器测量两个平衡面的 不平衡量，通过转速传感器测量转速和振动相 位。
26168.175
510.00375
峭度指标
3.185709
3.125752
3.323581
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5.测试分析
（3）频域分析——齿轮箱二级行星级
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5.测试分析
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传感器安装方式对振动测试的影响
一、传感器的安装有方向性,传感器的外形一般是以圆柱体为主,它的轴线要与振动方向一致,否则传感器测量到的就是振动的横向分量了,采集到的数据不准确。
二、对于固定点和测量点GB/T2423-10-1995 中规定如下:
3.1 固定点fixing point
样品与夹具或与振动台点接触的部分,在使用中通常是固定样品的地方。
如果实际安装结构的一部分作夹具使用,则应取安装结构和振动台点接触的部分作固定点,而不应取样品和振动台点接触的部分作固定点。
3.2 测量点measuring point
试验中采集数据的某些特定点具有两种形式,下面给出其定义。
注:为了评价样品的性能,可以在样品中的许多点上进行测量,但在本标准中,这种情况不作为测量点看待,对这方面的更详细的叙述见附录A2.1。
3.2.1 检测点check point
位于夹具、振动台或祥品上的点,并且要尽可能接近于一固定点,而且在任何情况下,都要和固定点刚性连接。
试验的要求是通过若干检测点的数据来保证的。
如果存在四个或四个以下的固定点,则每一个都用作检测点。
如果存在四个以上的固定点,则有关规范中应规定四个具有代表性的固定点作检测点用。
在特殊情况下,例如对大型或复杂样品,如果要求检测点在其他地方(不紧靠固定点,则在有关规范中规定。
当大量的小样品安装在一个夹具中时,或当一个小样品具有许多固定点时,为了导出控制信号,可选用
单个检测点(即基准点,但该点应选自样品和夹具的固定点而不应选自夹具和振动台的固定点。
这仅当夹具装上样品等负载后的最低共振频率充分高过试验频率的上限时才是可行的。
3.2.2 基准点reference point
是从检测点中选定的点,为了满足本标准的要求,该点上的信号是用来作控制试验之用的。
测量点加速度传感器的安装:与控制加速度计的安装类似,但测量点必须选在试件刚性较大的地方,否则测出的振动可能是局部振动并不反映测试点的总体振动情况。
三、对下图测量曲线的分析
从下图可以看到蓝色曲线是CH1控制点曲线,浅绿曲线是CH2测量点曲线。
红、黄是退出和警告曲线。
另两个是目标和共振曲线。
试验条件是10-100Hz,加速度是10M/S^2;此曲线是试验结束后保存的数据。
从图中可看出目标曲线、共振曲线、与控制点的曲线基本是重叠的,说明了振动试验正常,产品在振动时无大的偏差。
我们再看测量点CH2的曲线波形是断续的,不是连续的,在某些频率范围内测量值很小甚至没有信号输出了。
从40Hz开始,测量逐步在增大,在60和约71-72Hz两个点出现尖峰值了。
很明显测量点的输出信号是不正常,测量曲线的波形是断续的,说明测量信号时有时没有。
这个原因有两种情况,一是传感器及连接线之间有虚断存在或传感器坏了。
二是可能传感器安装不对了;三可能是有干扰信号。
光从一个图片,我们是很难找出问题存在的原因。
经过进一步的了解,产品是通过一个减振器安装在台面上的,控制点传感器安装在台面上,测量点的传感器是安装在产品上。
通过检查和控制点与测量点互换排除了传感器和连接的故障,最后查出真正的原因是测量点的传感器安装方向不对,采集到的产品横向振动的信号。
为什么测量点的曲线测量曲线的波形是断续的,原因在于产品是安装在减振器上,在低频时,产品在减振器无振动,横向分量小,从40Hz以后,产品在减振器开始产生有附加振动,即横向分量开始加大
了。
而在振动试验中,振动方向的横向是不受控制,因此振动幅值变化很大,让人误以为是传感器连接不好或干扰信号了。