广东2022中职 《传感器及应用（电类）》 模块五 振动的测量 课件

2023/1/24 模块五 振动的测量 振动是物体在其平衡位置附近作周期性往复运动的运动形式。振动的存在会影响机器的正常运转；利用振动现象又可以制造众多设备，如振动压路机、振动筛等。 可见：测量和分析振动现象，抑制可能带来的危害显得十分必要。 2023/1/24 模块五 振动的测量 课题一 振动传感器 课题二 压电式加速度传感器 课题三 冲击传感器 课题四 微硅加速度传感器 2023/1/24 [任务导入] 课题一 振动传感器 璃打碎报警装置广泛应用于文物保管、贵重商品保管及商品柜台等场合。感受玻璃振动的部件压电薄膜式振动传感器是报警装置的核心。 2023/1/24 工作过程： 玻璃打碎时发出几千赫兹甚至更高频率的振动，将高分子压电薄膜粘贴在玻璃上，感受到这一振动并转换成电压输出，经一系列信号处理后传送给集中报警系统。振动传感器在这一系统中处于信息采集的前端。 2023/1/24 在组成振动测量系统之前，首要任务是根据测量范围、要求的精度及安装形式、价格等选择合适的振动传感器。 本课题的任务就是：了解常用振动传感器的结构、种类，熟悉各种振动传感器的使用范围及场所，学会选用、使用振动传感器，组成振动测量系统，完成振动测量任务。 2023/1/24 ◆ 知识点 ¤　掌握振动测量的相关概念 ¤　了解振动传感器的工作原理 ¤ 熟悉压电式传感器的原理和特性 ◆ 技能点 ¤　掌握振动传感器的选用原则和压电式振动传感器的使用 2023/1/24 [相关知识] 一、振动基础知识 按振动形式分类，有机械振动、土木振动、运输工具振动等。 按振动频率分，有高频、低频和超低频振动。 按振动原因分，又会有自由振动、强迫振动和自激振动等。 物体围绕平衡位置的往复运动构成振动。 2023/1/24 振动的常用测量值有三个: 振动位移、振动速度和振动加速度。 振动位移用s表示，单位为mm或m； 振动速度用v表示，单位为m/s或mm/s； 振动加速度用a表示，单位m/s2，工程上常用重力加速度g作为单位 。 振动位移、振动速度和振动加速度之间相互对应，可通过简单微积分运算进行换算。 2023/1/24 周期 物体振动一次所需的时间。频率是周期的倒数，即每秒钟物体振动的次数，单位为赫兹。 振幅 振动物体偏离平衡位置的最大距离。工程上常用单峰值、峰峰值和有效值等指标反映。 谐振 振动频率接近系统固有频率时，振动迅速增大，产生谐振。此时的频率为谐振频率。 2023/1/24 振动系统模型中的主要部件为质量块m，弹簧k和阻尼器c。质量块受外力作用后按一个固定频率作自由振动。因此可以用质量块的振动间接反映物体的振动。根据质量块频率与被测物振动频率的关系不同，可制成振动位移、速度和加速度传感器。 二、振动传感器 2023/1/24 振动传感器的常用分类： 振动传感器 接触式 非接触式 电涡流式 电感式 压电式 电容式 霍尔式 光电式 压电式传感器由于测量频率宽、量程大、体积小、对被测件的影响小，安装使用，成为最常用的测振传感器。 2023/1/24 压电效应：某些物质沿一定方向上受到外力作用变形时，内部被极化，其表面产生电荷；外力去除后，又会重新回到不带电的状态的现象。 三、压电式振动传感器 压电材料：具有压电效应的物质称为压电材料。这种物质很多，如天然形成的石英晶体，人工制造的压电陶瓷、钛酸钡等。常见的压电材料可分为三类，即单晶体压电晶体、多晶体压电陶瓷和高分子压电薄膜。 2023/1/24 超声波美容仪器用压电陶瓷晶片 医用B超换能器用压电陶瓷晶片 2023/1/24 高分子压电薄膜 聚偏二氟乙烯（PVF2）、聚氟乙烯（PVF）、聚偏氟乙烯（PVDF）等 2023/1/24 2023/1/24 压电式传感器工作原理 工作过程中以压电效应为基础。压电晶片的两个工作面构成两个电极。当压电晶片受到压力F的作用时，在两个极板上积聚数量相等而极性相反的电荷，检测电荷量的多少可以测量受力大小。 Q为电荷量；F为作用力（N）；D为压电常数（C / N） [任务实施] 本任务中振动传感器要求小巧轻便，灵敏度较高磁电式速度传感器在该场合下不适用；同时，橱窗在日常使用时易移动，用电涡流传感器进行非接触测量也不方便。 以石英晶体或压电陶瓷为核心的普通小型压电传感器在报警系统使用初期出现过。由于个头较大，目前已改为高分子压电薄膜结构的传感