8.2测振传感器8.2.1磁电式速度传感器时牛图&磁炫试期传速优慧私群6百的对速度转挚释男味样设蓄进壳体构成磁回路，线圈4置于回路的缝隙中，两试件之间的相对振动速度通过顶杆使线圈在磁场5气隙中运动，线圈因切割磁力线图8-7磁电式相对速度传感器而产生感应电动势，其大小与线1一顶杆F2一弹簧片3一磁铁4-线圈圈运动的线速度v成正比。5一引出线6壳体如果顶杆运动符合前述的跟随条件，则线圈的运动速度就是被测物体的相对振动速度，因而输出电压与被测物体的相对振动速度成正比关系
8.2.1 磁电式速度传感器 磁电式速度传感器是利用电磁感应原理将传感器的 质量块与壳体的相对速度转换成电压输出。 图8-7为磁电式相对速度传感器的结构图 图8-7磁电式相对速度传感器 1—顶杆 2—弹簧片 3—磁铁 4—线圈 5—引出线 6—壳体 壳体6固定在一个试件上，顶 杆1顶住另一个试件，磁铁3通过 壳体构成磁回路，线圈4置于回 路的缝隙中，两试件之间的相对 振动速度通过顶杆使线圈在磁场 气隙中运动，线圈因切割磁力线 而产生感应电动势，其大小与线 圈运动的线速度v成正比。 如果顶杆运动符合前述的跟随条件，则线圈的运动速度就是 被测物体的相对振动速度，因而输出电压与被测物体的相对振 动速度成正比关系。 8.2 测振传感器
图8-8为磁电式绝对速度传感器的结构图图8-8磁电式绝对速度传感器21一弹簧2一壳体3一阻尼环（铜制）4一磁铁5一线圈RUI6一芯轴磁4与壳体2形装在劳梦戴阁积缇厨环3磁包隆，H-正康度度很尖，缦盛惯性系统的质彈体的绝TLA上很翼-伊酒价健用-主主中赠圆在租电体战沐地福梵麗糍场中送的大广精烤感电车鼎减动茂肤磁限上底究橱囍的植辣特氏速康社罗蔻葡留剪粘尘萍械蓬镜氏翼馨韩基李对量精度4力1
图8-8为磁电式绝对速度传感器的结构图 图8-8 磁电式绝对速度传感器 1—弹簧 2—壳体 3—阻尼环 （铜制） 4—磁铁 5—线圈 6—芯轴 磁铁4与壳体2形成磁回路，装在芯轴6上的线圈5和阻尼环3 组成惯性系统的质量块在磁场中运动。弹簧片1径向刚度很大， 轴向刚度很小，使惯性系统既可得到可靠的径向支承，又保证 有很低的轴向固有频率。铜制的阻尼环3一方面可增加惯性系 统质量、降低固有频率，另一方面又利用闭合铜环在磁场中运 动产生的磁阻尼力使振动系统具有适当的阻尼，用以减小共振 对测量精度的影响，扩大速度传感器的工作频率范围和衰减干 扰引起的自由振动和冲击。 当速度传感器承受沿其轴向的振动时，包括线圈在内的质量 块与壳体发生相对运动，线圈在壳体与磁铁之间的气隙中切割 磁力线，产生磁感应电势，的大小与相对速度/成正比。 当/n >>1时，相对速度dx01 /dt 可以看成是壳体的绝对速 度dx1 /dt，因此输出电压也就与壳体的绝对速度成正比。 当在=0.5～0.7，fn=(10～15)Hz时，用这类传感器来测量低 频 (1.7 n＜ ＜6 n )振动，就只能保证幅值精度，无法保 证相位精度。 这是因为在低频范围内绝对式速度传感器的相频特性很差， 在涉及相位测量的情况下〈如机械阻抗试验〉要特别注意
压电式加速度传感器压电式加速度传感器工作原理如图8-9所示压电转换元件(b)a图8-9压电式加速度传感器工作原理虚电续换体贵性喷量病的顾力辅下惯压馨老荷量惯性质量缺上一预紧螺每（或弹簧片），就可组成一个简单的挂电球更特严明厘龟加速度覆感馨书静型智量与.物体振动加速度成正比。用适当的测试系统检测出电荷量q，就实现了对振动加速度的测量
压电式加速度传感器工作原理如图8-9所示 m 压电转换元件 m （a） （b） 图8-9 压电式加速度传感器工作原理 在压电转换元件上，以一定的预紧力安装一惯性质量块m， 惯性质量块上有一预紧螺母（或弹簧片），就可组成一个简单 的压电加速度传感器，图8-9（b）是它的力学模型图。 压电转换元件在惯性质量块m的惯性力作用下，产生的电荷量 为 q = dijm d2y/dt2 （8-10） dij、m均为常数。 式（8-10）说明压电加速度传感器输出的电荷量q与 物体振动加速度成正比。用适当的测试系统检测出电荷量 q，就实现了对振动加速度的测量。 二、压电式加速度传感器
如图所示，压电式加速度m传感器是一个典型的二阶系统压电片的结构阻尼很小，压电加速度计的等效惯性振动系统的阻尼比～0。所以压电加速度计在0～0.2f.的频率范围内具有常数的幅频特性和零相移，满足不失真转换条件。传感器输出的电荷信号不仅与被测加速度波形相同，而且无时移，这是压电加速度计的一大优点。在工作频率范围内，压电加速度计的输出电荷与被测加速度a（t）成正比=s.·a(t
m 如图所示，压电式加速度 传感器是一个典型的二阶系统 压电片的结构阻尼很小，压电加速度计的等效惯性振动 系统的阻尼比 0。所以压电加速度计在0～0.2 fn的频率范 围内具有常数的幅频特性和零相移，满足不失真转换条件。 传感器输出的电荷信号不仅与被测加速度波形相同，而且无 时移，这是压电加速度计的一大优点。 在工作频率范围内，压电加速度计的输出电荷与被测加 速度a(t) 成正比 q(t) s a(t) q =
为了扩宽压电加速度计的工作频率范围，必须提高传感器的固有频率，但随着固有频率的提高，传感器的灵敏度会下降。为满足各个领域振动测量的需要，压电加速度计常做成一个序列，从高固频、低灵敏度的宽频带加速度计，到高灵敏度，低固频的低频加速度计。灵敏度越高，压电加速度计的质量也越大。机械工程振动测试通常使用的压电加速度计的工作频率上限为4000Hz～6000Hz，电荷灵敏度为2～10pC/ms-2左右，质量为10~50g。压电加速度计的内阻可视为无穷大，测振时，压电片产生的电荷量极其微弱。要将此电荷信号不失真地转换为电压信号，就要求后续的放大器有极高的输入阻抗和灵敏度以及很低的电噪声。在当代工程测试振动测试中，常采用电荷放大器作为压电式传感器的前置放大器，它能很好地满足上述要求，将电荷信号转换为电压信号。其输出电压幅值适当（为10V级），输出阻抗低，并有一定的功率负载能力，便于连接后续测试仪器有些电荷放大器还具有模拟积分功能，可将代表振动加速度的电压信号积分为代表振动速度或位移的电压信号
为了扩宽压电加速度计的工作频率范围，必须提高传感器 的固有频率,但随着固有频率的提高，传感器的灵敏度会下降。 为满足各个领域振动测量的需要，压电加速度计常做成一个序 列，从高固频、低灵敏度的宽频带加速度计，到高灵敏度，低 固频的低频加速度计。灵敏度越高，压电加速度计的质量也越 大。机械工程振动测试通常使用的压电加速度计的工作频率上 限为4000Hz～6000Hz，电荷灵敏度为2～10pC/ms -2 左右，质 量为10～50g。 压电加速度计的内阻可视为无穷大，测振时，压电片产生的 电荷量极其微弱。要将此电荷信号不失真地转换为电压信号， 就要求后续的放大器有极高的输入阻抗和灵敏度以及很低的电 噪声。在当代工程测试振动测试中，常采用电荷放大器作为压 电式传感器的前置放大器，它能很好地满足上述要求，将电荷 信号转换为电压信号。其输出电压幅值适当（为100V级），输 出阻抗低，并有一定的功率负载能力，便于连接后续测试仪器。 有些电荷放大器还具有模拟积分功能，可将代表振动加速度的 电压信号积分为代表振动速度或位移的电压信号