由于传感器应用十分广泛,类型多种多样,在各行各业都有应用。因此,在这里主要介绍用于振动测试的振动传感器的选型。按测量振动参量分类可分为三大类:位移传感器、速度传感器和加速度传感器(也称为加速度计)。一般来说,位移传感器适用于低频测量,速度传感器适用于中频测量,加速度传感器适用于中高频测量。由于加速度传感器具有生产工艺成熟、频响范围宽、动态范围大、安装方便等特点,因而在振动测试中应用***广。因此,在这里主要介绍加速度传感器的选型。
1. 传感器分类
在这主要介绍两种分类,一类是有源与无源,另一类是隔离与非隔离。
有源传感器是指将传感器将非电能量转化为电能量输出,只转化能量本身,并不转化能量信号的传感器,也称为能量转换性传感器或换能器。因而,这类传感器工作时需要外部能量源激励,如激励电压,才能正常工作。由于需要进行能量转化,因而,传感器内部封装了电子元器件,测量过程中会带来噪声。这类传感器如ICP型(也称为IEPE型)加速度度传感器,零频加速度传感器等。
无源传感器是指不需要使用外接电源就能正常工作的传感器,且可以通过外部获取到无限制的能源。这类传感器对测量系统无噪声影响,或者影响很小,如应变片(花)、压电式传感器等。
隔离传感器是指传感器与待测结构之间相隔离,电流不能在二者之间流通。隔离传感器从电气角度与被测结构相分离,如应变片(花)通常与被测结构是相隔离的。传感器实现隔离的通常做法是在传感器底部安装了隔离器件,使电流不能流通,如图1所示红色器件即是隔离器件。
非隔离传感器是指传感器与被测结构之间无隔离,电流可以在二者之间进行流通。这类传感器像热电偶,某些加速度传感器等。这类非隔离的传感器通常要求采用浮地或隔离地线,以避免接地循环,关于接地循环,请阅读《采样过程中存在的误差,您肯定不全知道!》。如果传感器自身不隔离,用户可以自行使用电气隔离器件实现隔离,这类器件如云母片、玻璃片和环氧树脂等。当对处于工作状态下的待测结构进行测量时,推荐使用“隔离”传感器。