项目目标
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知识目标 能力目标
了解常用振 动传感器， 掌握压电式 传感器的结 构及工作特 性
掌握振动测试 的基本原理及方 法 能用频谱分析 方法获得特性参 数和故障诊断
《传感器与测试技术》
项目内容
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知识准备
知识准备
知识点1 振动的概述
振动是工程技术和日常生活中常见的物理现象，在大多数情 况下，振动是有害的，常常破坏机械的正常工作，振动的动 载荷使机械加快失效，降低机械设备的使用寿命甚至导致损 坏造成事故。 当然，振动也有可以被利用的一面，如输送、 清洗、夯实、脱水等。
无论是利用振动还是防止振动，都必须确定其量值。
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电荷发生器： q=DF 电容器： U q Ca
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F
项目1 电子温度计制作
等效电路
知识准备——测振传感器
注意：利用压电式传感器不宜测量静态或准静态量值， 若要测必须 采取一定措施，使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够 小的程度；而在作动态测量时，电荷可以不断补充，从而供给测 量电路一定的电流，故压电式传感器适宜作动态测量。
项目1 电子温度计制作
知识准备——振动概述
测试系统包括下述三个主要部分： 激励部分 实现对被测系统的激励（输入），使系统发生振动。它主要由 激励信号源、功率放大器和激振器组成。
拾振部分 检测并放大被测系统的输入、输出信号，并将信号转换成一定的 形式（通常为电信号）。它主要由传感器、放大器组成。
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1.工作原理:
压电效应
知识准备——测振传感器
某些物质，如石英，当受到外力作用时，不仅变形（几何尺 寸会发生变化），而且内部也会被极化，在表面会产生电荷；当 外力去掉时，又重新回到原来不带电的状态，这种现象称为压电 效应。
F
+
q=DF
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项目1 电子温度计制作
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二、机械振动测试的研究内容
知识准备——振动概述
振动基本参数的测量：测量设备运行时的振动参 量（如测振动物体上某点的位移、速度、加速度、频 率等参数），以了解被测对象的振动状态、寻找振源、 在线监测等；
结构和部件的动态特性测试：对设备激振，测试 其受迫振动，以求得被测对象的动态性能，如固有频 率、阻尼、机械阻抗和模态等。
2. 等效电路和动态量测量
在压电元件的两个工作面上进行金属蒸镀， 形成金属膜，构成两个电极 当压电晶片受到压力F的作用时，分别在两个极板 上积聚数量相等而极性相反的电荷，形成电场
知识准备——测振传感器
F 压电传感器可以看作是一个电荷发 生器，也可以看成是一个电容器 + + + + + + + - - - - - - -
应变式加速度传感器具有体积小、重量轻、 输出阻抗低 等特点，广泛应用于飞机、 轮船、 机车、桥梁等振动 加速度的测量;应变式加速度传感器不适用于频率较高 的振动和冲击场合，一般适用频率为10～60 Hz
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四. 压电式加速度传感器
知识准备——测振传感器
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分析记录部分 将拾振部分传来的信号记录下来供分析处理并记下处理结果。它 主要由各种记录设备和频谱分析设备组成。

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知识点2 常用测振传感器
一.电涡流位移传感器
知识准备——测振传感器
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知识准备——测振传感器
偏心和振动检测 ——振幅
项目1 电子温度计制作
项目情境4： 悬臂梁固有频率测量 项目1 电子秤的制作 ——温度检测 —振动项目1 电子温度计制作
项目要求
项目要求
悬臂梁固有频率测试系统
测量如右图所示悬臂 梁的固有频率 在计算机中显示出所测 波形并保存
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二、磁电式速度传感器
知识准备——测振传感器
磁电式绝对速度计
e BNlv 108
磁电式绝对速度计
频率范围：下限：10-15Hz，上限：1000Hz
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磁电式绝对速度计
知识准备——测振传感器
用来测量振动系统 中两部件之间的相 对振动速度，壳体 固定于一部件上， 而顶杆与另一部件 相连接。
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三、振动测试系统的组成
干扰 激 振 系 统 测振传感 器 中间变换 电路
知识准备——振动概述
振动分 析仪器
显示 记录
信号发生器
功 放
反馈 控制
一般的振动测量系统通常由激振、拾振、中间变 换电路、振动分析仪器及显示记录装置等环节所 组成。
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1—顶杆 2—弹簧片 3—磁钢 4—线圈 5—引出线 6—壳体
优点：无源传感器，是不需要外加电源，输出信号可以不经调理 放大即可远距离传送，这在实际长期监测中是十分方 便的
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三.应变式加速度传感器
知识准备——测振传感器
1.质量块 2.等强度梁 3.应变片 4.壳体
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知识准备——振动概述
小轿车的乘坐舒适性试验框图
小轿车的乘坐舒适性试验就是通过液压激振台给汽车一个模拟道 路状态(也称为道路谱)的激励信号，使汽车处于道路行驶状态。汽 车驾驶员坐椅处的振动加速度可以通过一个加速度传感器来拾取， 该信号经信号处理电路和振动分析仪的分析，就可以得到汽车的振 动量值与道路谱的关系，为研究汽车的乘坐舒适性提供参考数据。
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3. 压电式传感器的测量电路
要求： 实现： 1、 高输入阻抗
因为压电材料的内阻 知识准备——测振传感器 都比较高，而且输出 的信号又比较微弱 2、放大
知识点2 常用测振传感器 知识点3 测振传感器选用原则
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项目知识准备 1 电子温度计制作
知识点1 振动的概述
一、振动定义
知识准备——振动概述
1.定义：物体在一定位置附近所做的周期性往复运动。
2、产生的物理原因 机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、间隙、 润滑不良、支撑松动等因素，产生各种振动。