图3 压电式加速度传感器幅频特性曲线
③ 横向灵敏度。由于压电材料本身的下均匀性与不规则性,所以当压电式加速度传感器横向受振时,也会产生一定的输出,其大小用横向灵敏度表示。一般规定,横向灵敏度不得大于主灵敏度的3%。
(3)压电式加速度传感器的安装
压电式加速度传感器的使用上限频率受其共振频率的限制,所以出厂时均给出频率响应曲线。由于频率响应曲线与安装方法关系很大,所以若安装方法不当,如结合力不够、组合面粗糙、安装螺钉孔与安装面不垂直等,都会使共振频率下降,从而降低传感器的使用上限频率。常用于固定加速度传感器的安装方法很多,如图4所示,用钢制双头螺栓将传感器固定于光洁平面上是最好的方法,拧紧螺栓时,应防止基座变形而影响输出。在结合面之间涂一薄层硅脂,可以增加安装刚度,有利于高频响应。需要绝缘时,可用绝缘螺栓和极薄的云母垫圈来固定传感器。用粘接螺栓和粘接剂固定传感器的方法也很方便,其可测的上限频率不得高于5kHz。在低温条件下可用一层薄蜡来黏附传感器。用双面胶纸替代粘接剂来固定传感器也是行之有效的办法。手持探针测振的方法只能用于1kHz以下的近似探测,多测点时比较方便。采用专用永久磁铁来固定传感器使用方便,多在低频测量中使用。当然,探针与磁铁会形成附加质量,在轻小系统上测试时要注意其影响。
图4 加速度传感器的固定方法
四、振动加速度测量系统的基本组成
(1)测振系统的组成
因为振动基本参数的测量其被测对象是振动的,所以这类测试的振动传感器可根据测试的要求安装在被测对象测点上。常用测振系统原理如图5所示。
图5 测振系统原理图
对于压电加速度传感器,工作受振后直接有电荷或电压输出,但由于传感器输出的电信号均较微弱,所以为了能够推动记录设备,必须对信号进行放大。测振放大器是测试系统中传感器与记录器的中间环节,其输入特性必须满足传感器的要求,而其输出特性又必须与记录仪器相匹配。压电式加速度传感器,其输出电信号必须进行预放大再输入放大器,因为压电式加速度传感器是一个能产生电荷的高内阻发电元件,但由于产生的电荷的总量级较小,难以直接传输;同时,一般测量仪器的输入阻抗不可能很高,此微弱电荷又极易在测量电路的输入电阻上被释放掉,所以要求连接压电式加速度传感器的测量或放大装置(如电压放大器或电荷放大器)必须有较高的输入阻抗,并且将压电式加速度传感器的高输出阻抗变换为低输出阻抗,以便与主放大器连接。由于这类预放大装置都是作为测量系统的前级放大,故统称为前置放大器。测振放大器除了有放大作用外,常兼有积分、微分和滤波等功能。