模块六　振动测量　　课件　广东2022中职《传感器应用技术》

课题一 电容式振动传感器 课题二 压电式振动传感器 课题三 磁电感应式振动传感器 模块六 振动测量 ¤ 了解振动的基本概念 ¤ 了解振动传感器的主要类型和技术参数 ¤ 了解电容式振动传感器的工作原理 ¤ 掌握电容式传感器的振动测量系统理 ¤ 掌握压力传感器的安装、校验和选择 课题一　电容式振动传感器 任务提出： 城市中汽车和各种轻便车辆的普及使车辆安全受到人们的关注,于是车辆防盗系统、各类防盗锁、防盗报警器应运而生,如下图所示。 本课题的工作任务就是为一款车辆防盗产品选择一个合适的传感器并配置测量电路,实现车辆因窃贼的碰撞、移动产生振动时,蜂鸣器发出报警声,引起人们注意,吓退盗贼。 车辆防盗产品 任务分析： 车辆被盗时必然会引发车辆的某些物理量发生变化,如车身发生晃动,因此可以通过安装在车辆上的振动传感器触发报警电路实现防盗监测。 车辆防盗系统中需要选择新型的振动传感器,可以同时监测振动和角度变化;同时设计相应的测量电路,满足防盗监测的要求。 相关知识 一、振动测量基础 1. 振动信号 振动测量中通常用到振动位移、振动速度和振动加速度三种信号(参数)。 2. 振动三要素 振动信号存在周期(或频率)、振幅、相位角三个要素,称为振动三要素。 （1）周期 物体振动一次所需的时间,通常用T 表示,单位为秒(s)。 （2）振幅 振幅是振动物体偏离平衡位置的最大距离,表示振动的能量。 （3）相位角 相位角是反映振动运动状态的物理量,可用于诊断旋转机械的平衡、比较两个简谐振动间步调上的差异性等,单位为度(°)或弧度。 ３．振动系统的基本性质 作往复运动的振动系统的基本性质有惯性、恢复性和阻尼等。 ４．振动测量过程 振动测量过程中首先要组建振动测量系统,包括选择适当的振动传感器、信号转换电路、采集和分析仪器,对测量系统进行标定等；然后选择测振点,安装振动传感器,采集振动信息；最后对信号进行分析,送去显示或反馈到输入端实现自动控制。 5. 振动传感器 （1）基本工作原理 惯性式振动传感器工作原理如下图所示。 振动传感器的工作原理 （2）常用类型 振动传感器分类情况见表6-1 二、电容式振动传感器 １．基本工作原理 ２．典型结构和类型 (１)电容式振动加速度传感器 (２)集成微硅加速度传感器 三、电容式传感器振动测量系统 １．电容式传感器振动测量系统的构成 ２．传感器接口电路板 任务实施 一、传感器选型 本任务中选择ADI公司的ADXL202电容式集成双轴加速度计(见下图)。 ADXL202引脚及结构框图 二、测量系统方案设计 采用这款传感器的车辆防盗监测系统方案确定为: １．对传感器两个敏感轴方向上动态加速度的测量,用于振动检测;而对敏感轴方向重力加速度分量的监测,用于确定物体空间方向变化。 ２．传感器输出的数字信号直接送到微控制器的计数器/定时器端口,进行敏感轴方向重力加速度分量的测量；输出的模拟信号经A/D转换后,对车体微小振动进行测量。 ３．车体角度相对于初始状态改变5°，就认为有盗车情况发生;在较短时间段内车辆微小振动能量超过设定的阈值,就认为有破坏车辆的情况发生。 三、接口电路设计 根据设计方案及功能要求,设计监测系统的电气原理图如下图所示。 车辆防盗监测系统电气原理图 知识链接 一、振动传感器性能指标 １．静态指标 静态指标包括量程、精度、灵敏度、分辨力、稳定性等。 ２．动态指标 动态指标可以从时域和频域两方面来考虑。 二、振动传感器选用要点 选择振动传感器时,主要考虑被测振动参数(位移、速度和加速度)、测量的频率范围、量程及分辨率、使用环境等,同时考虑各类振动传感器的性能特点。 思考与练习： １．振动测量中常用的信号有哪些? 测量中选择什么信号与哪些因素有关? ２．常用的振动传感器有哪些? 分别用于什么场合? ３．简述微硅集成振动加速度传感器的优势和应用领域。 ４．绘制汽车防盗监测系统中振动测量部分框图,说明各部分的作用。 ５．绘制ADXL202传感器芯片与外围器件的接口电路图,说明各外围元器件的作用,各电阻、电容大小的确定方法。 返回 ¤ 了解压电效应的基本概念 ¤ 了解压电式振动传感器的主要技术参数 ¤ 了解压电式振动传感器的工作原理 ¤ 掌握压电式振动传感器的振动测量系统 ¤ 掌握压电式振动传感器的应用 模块二 课题二　压电式振动传感器 任务提出： 矿用提升机系统(见下图)是各类矿井中广泛使用的类似民用电梯的运输设备。由于我国矿井中使用的提升机很多都存在老化现象,提升机的提升容器在运行过程中远没有高层电梯轿厢那样平稳,存在较大的振动。 本课题的工作任务就是选择一个合适的传感器类型,满足上述需要,并确定测量系统需要配备的其他电气元件。 矿用提升机系统 任务分析： 选择传感器类型,一方面需要了解测量的实际需要