в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика

Критерии выбора пьезоэлектрических датчиков и влияние внешних факторов

При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.

Технические характеристики делятся на метрологические и эксплуатационные.

К важнейшим метрологическим характеристикам относятся:

К основным эксплуатационным характеристикам могут относиться:

Пьезоэлектрические преобразователи по типу выходного сигнала делятся на две группы:

Каждая группа обладает своим рядом недостатков и преимуществ. Если при проведении измерений нужно обеспечить высокую стойкость датчика к температуре (более 150 °С) или большим значениям амплитуд измеряемых ускорений (более 500 000 м/с2), то выбирать лучше из ряда датчиков с выходом по заряду.

В остальных случаях целесообразно использовать преобразователи со встроенной электроникой, обладающие более помехоустойчивыми характеристиками, возможностью использования более длинных кабельных линий (пьезоэлектрический преобразователь — согласующее устройство) до 500 метров (для питания током 2 мА — до 50 м). При этом паразитный сигнал, пропорциональный внешним факторам может внести существенное влияние в полезный сигнал пропорциональный контролируемым механическим колебаниям.

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. 382fba0b3bc053ff54f37048f23335b0c37e25e2. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-382fba0b3bc053ff54f37048f23335b0c37e25e2. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка 382fba0b3bc053ff54f37048f23335b0c37e25e2. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.

Виды воздействий на пьезодатчик

Влияние температуры окружающей среды

Пьезоэлектрические датчики работоспособны в широком диапазоне температур. При отклонении температуры от нормальной изменяются как осевая чувствительность, так и электрическая ёмкость преобразователей. Эти изменения носят обратимый характер и при установлении нормальной температуры восстанавливаются.

На рисунке приведены характерные температурные зависимости чувствительности и емкости для пьезопреобразователей (датчиков) с чувствительным элементов из пьезокерамики.

При известной температуре эксплуатации пьезопреобразователей по этим зависимостям при необходимости можно откорректировать результаты измерения ускорений. Наименьшей чувствительностью к изменению температуры обладают датчики с чувствительными элементами из кварца.

Поперечная чувствительность

Поперечная чувствительность пьезопреобразователей не превышает 5% от осевой чувствительности. В паспорте на каждый датчик приводится только максимальное значение поперечной чувствительности. С целью снижения влияния поперечной чувствительности на результаты измерения необходимо по возможности точно совместить ожидаемое направление действия ускорения с рабочей осью чувствительности пьезопреобразователя.

Влияние деформации объекта испытаний

При установке пьезопреобразователей на сильно деформирующуюся в процессе удара или вибрации поверхность возможно появление паразитного сигнала вследствие передачи деформации через основание корпуса чувствительному элементу. Большинство вибропреобразователей ООО «ГлобалТест» имеют сдвиговую схему работы пьезоэлемента и отличаются малой деформационной чувствительностью, которая в основном не превышает величины 5∙10-3 g∙м/мкм при деформации 250 мкм/м.

Влияние переменного магнитного поля

Основную роль в формировании чувствительности пьезопреобразователей к переменному магнитному полю играет магнитная восприимчивость материалов основных элементов конструкции. В связи с этим основные элементы конструкции пьезопреобразователей выполнены из неферромагнитных материалов, магнитная восприимчивость которых близка к нулю. Чувствительность пьезопреобразователей ООО «ГлобалТест» к переменному магнитному полю не превышает 10-4 g/A∙м-1 и заметное влияние её возможно лишь при измерении ускорений низкого уровня.

Акустическая чувствительность

Акустические поля высокого давления оказывают незначительное влияние на выходной сигнал пьезопреобразователей. При уровнях звукового давления около 140 дБ на частоте 250 Гц акустическая чувствительность пьезопреобразователей АР составляет десятые доли «g».

Влияние кабельного эффекта

Монтаж соединительного кабеля — один из наиболее важных аспектов установки вибропреобразователя на объекте контроля. Особое внимание необходимо уделять трем основным моментам: длине кабеля, выбору направления монтажа и заземлению.

Влияние кабельного эффекта

В вибропреобразователях АР используется антивибрационный малошумящий кабель. Однако при измерении ускорений низкого уровня (единицы «g») могут появляться эффекты, связанные с трибоэлектрическими явлениями в кабеле. При ударных нагружениях данный эффект пропорционален длине колеблющейся (незакреплённой) части кабеля и длительности ударного нагружения. При длительностях ударного нагружения до 10–20 мс его влияние на результат измерений незначительно. В то же время при низкочастотных колебаниях влияние трибоэлектричества на результат измерения может оказаться
решающим. Поэтому при измерениях вибропреобразователями АР ускорений низкого уровня целесообразно:

Выбор направления монтажа кабеля и электромагнитные помехи

Портативные радиостанции, шины питания и даже электростатические искровые разряды могут вызвать сигнал помехи. Правильно выбранное направление монтажа кабеля позволит минимизировать сигнал помехи. Соединительные кабели не должны проходить вдоль шин питания переменного тока. Кабели должны пересекать шины питания переменного тока под прямым углом. Кроме того, кабели следует направлять в противоположную сторону от радиопередающих устройств, двигателей, генераторов и трансформаторов.

Влияние контуров заземления

Заземление кабеля и паразитные контуры с замыканием через землю

Для исключения сигналов помехи, обусловленной протекающими через шины заземления объектов контроля и регистрирующей аппаратуры паразитными токами, необходимо уделять особое внимание заземлению кабеля в зависимости от схемы подключения вибропреобразователя к регистрирующей аппаратуре.

Паразитный контур в результате неправильного заземления

Паразитный контур с замыканием через шину заземления возникает, когда общая шина «вибропреобразователь — регистрирующая аппаратура» заземлена в двух местах с различными электрическими потенциалами. В условиях возможного возникновения паразитных контуров рекомендуется применять вибропреобразователи с внешней электрической изоляцией корпуса или использовать изолирующие шпильки (AH1005, AH1006, AH1010) и изолирующие магниты (AM05, AM08). В вибропреобразователях с чувствительным элементом и встроенным усилителем, электрически изолированными от корпуса, возникновение паразитных контуров не происходит (АР2028В, АР2028I, АР2035 и АР2036 (без металлорукава), АР208501, АР2086).

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. 233dc9dd06c4114d6f674f9a5574eceac31bfcbf. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-233dc9dd06c4114d6f674f9a5574eceac31bfcbf. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка 233dc9dd06c4114d6f674f9a5574eceac31bfcbf. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.

Смещение нулевой линии

Смещение нулевой линии в вибропреобразователях может проявляться в виде смещения постоянной составляющей, которая возвращается к нулевой линии по экспоненте. Причиной появления смещения нулевой линии может быть влияние кабельного эффекта, нерациональное заземление объекта испытаний и регистрирующей аппаратуры, а также конструктивные особенности вибропреобразователей. Вибропреобразователи АР с чувствительным элементом, работающим на сдвиг, наименее подвержены явлению смещения нулевой линии и в этом отношении превосходят вибропреобразователи других конструкций.

Требования к электропитанию вибропреобразователей со встроенной электроникой

Величина тока питания зависит от длины соединительного кабеля (емкостной нагрузки) и условий эксплуатации вибропреобразователя. При температуре окружающей среды t > 100 °C, когда важен фактор теплового рассеяния, оказывающий влияние на коэффициент передачи усилителя, ток питания не должен превышать 6 мА.

Если в регистрирующей аппаратуре отсутствует устройство питания, отвечающее выше перечисленным требованиям, подключение вибропреобразователей к регистрирующей аппаратуре следует производить через блок питания AS01 или согласующие устройства AG01 (AG013), AG02 (AG023). Применение согласующих устройств AG02 (AG023) снижает влияние переходных процессов при переключении каналов на результат измерения в низкочастотной области.

Для использования других схем питания вибропреобразователей со встроенной электроникой требуется консультация с изготовителем.

Источник: Компания «ГлобалТест»

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Поперечная чувствительность датчиков зависит от того, параллельны ли рабочие поверхности пьезоэлемента и есть ли на них неровности, а также от величины предварительного поджа-тия поверхностей. Экспериментальные данные показывают, что уменьшение отклонения от параллельности рабочих поверхностей с 50 до 5 мкм приводит к снижению коэффициента максимальной поперечной чувствительности в 3 раза. Отклонение от парал-лености рабочих поверхностей пьезоэлемента, а также связанная с ним неравномерность нагружеиия отдельных участков пьезоэлемента определяют расстояние от оси симметрии пьезоэлемента до центра тяжести диаграммы распределения чувствительности по рабочей поверхности пьезоэлемента. Если влияние этих факторов свести к нулю, то поперечная чувствительность датчика будет в основном зависеть от неравномерности структуры пьезокерамики, из которой изготовлен пьезоэлемент. Улучшение однородности структуры пьезокерамики путем увеличения ее плотности, как правило, не приводит к желаемым результатам, так как в этом случае растут внутренние напряжения в пьезо-элементе, которые приводят к повышению поперечной чувствительности датчика. Составляющие поперечной чувствительности пьезодатчика, определяемые по графикам рис. 8, можно представить диаграммами типа восьмерки. Общая поперечная чувствительность минимальна в том случае, когда эти диаграммы находятся в противофазе. [2]

Поперечная чувствительность датчиков зависит от того, параллельны ли рабочие поверхности пьезоэлемента и есть ли на них неровности, а также от величины предварительного поджа-тия поверхностей. Экспериментальные данные показывают, что уменьшение отклонения от параллельности рабочих поверхностей с 50 до 5 мкм приводит к снижению коэффициента максимальной поперечной чувствительности в 3 раза. Отклонение от парал-лености рабочих поверхностей пьезоэлемента, а также связанная с ним неравномерность нагружения отдельных участков пьезоэлемента определяют расстояние от оси симметрии пьезоэлемента до центра тяжести диаграммы распределения чувствительности по рабочей поверхности пьезоэлемента. Если влияние этих факторов свести к нулю, то поперечная чувствительность датчика будет в основном зависеть от неравномерности структуры пьезокерамики, из которой изготовлен пьезоэлемент. Улучшение однородности структуры пьезокерамики путем увеличения ее плотности, как правило, не приводит к желаемым результатам, так как в этом случае растут внутренние напряжения в пьезо-элементе, которые приводят к повышению поперечной чувствительности датчика. Составляющие поперечной чувствительности пьезодатчика, определяемые по графикам рис. 8, можно представить диаграммами типа восьмерки. Общая поперечная чувствительность минимальна в том случае, когда эти диаграммы находятся в противофазе. [4]

На рис. 20 показана диаграмма направленности поперечной чувствительности датчика на частоте, для которой вектор поперечной чувствительности не является простым. На рисунке для каждого направления действия гармонического ускорения a ( just) е / 0) а полярным радиусом отложена амплитуда ц, выходного сигнала датчика и ( / со, t) с указанием фазы относительно действующего ускорения. [6]

При проведении точных измерений это необходимо учитывать введением поправок при обработке результатов измерений. Из-за поперечной чувствительности датчика направление вектора его максимальной чувствительности не совпадает с направлением продольной оси симметрии датчика. Поперечная чувствительность датчика в основном зависит от неравномерности продольной дифференциальной чувствительности по площади рабочей поверхности пьезо-элемента и отклонения вектора поляризации пьезоэлемента от его продольной геометрической оси. [7]

При проведении точных измерений это необходимо учитывать введением поправок при обработке результатов измерений. Из-за поперечной чувствительности датчика направление вектора его максимальной чувствительности не совпадает с направлением продольной оси симметрии датчика. Поперечная чувствительность датчика в основном зависит от неравномерности продольной дифференциальной чувствительности по площади рабочей поверхности пьезоэлемента и отклонения вектора поляризации пьезоэлемента от его продольной геометрической оси. Максимальная поперечная чувствительность датчика, соответствующая первой составляющей. [8]

При проведении точных измерений это необходимо учитывать введением поправок при обработке результатов измерений. Из-за поперечной чувствительности датчика направление вектора его максимальной чувствительности не совпадает с направлением продольной оси симметрии датчика. Поперечная чувствительность датчика в основном зависит от неравномерности продольной дифференциальной чувствительности по площади рабочей поверхности пьезо-элемента и отклонения вектора поляризации пьезоэлемента от его продольной геометрической оси. [9]

При проведении точных измерений это необходимо учитывать введением поправок при обработке результатов измерений. Из-за поперечной чувствительности датчика направление вектора его максимальной чувствительности не совпадает с направлением продольной оси симметрии датчика. Поперечная чувствительность датчика в основном зависит от неравномерности продольной дифференциальной чувствительности по площади рабочей поверхности пьезоэлемента и отклонения вектора поляризации пьезоэлемента от его продольной геометрической оси. Максимальная поперечная чувствительность датчика, соответствующая первой составляющей. [10]

Поперечная чувствительность датчиков зависит от того, параллельны ли рабочие поверхности пьезоэлемента и есть ли на них неровности, а также от величины предварительного поджа-тия поверхностей. Экспериментальные данные показывают, что уменьшение отклонения от параллельности рабочих поверхностей с 50 до 5 мкм приводит к снижению коэффициента максимальной поперечной чувствительности в 3 раза. Отклонение от парал-лености рабочих поверхностей пьезоэлемента, а также связанная с ним неравномерность нагружения отдельных участков пьезоэлемента определяют расстояние от оси симметрии пьезоэлемента до центра тяжести диаграммы распределения чувствительности по рабочей поверхности пьезоэлемента. Если влияние этих факторов свести к нулю, то поперечная чувствительность датчика будет в основном зависеть от неравномерности структуры пьезокерамики, из которой изготовлен пьезоэлемент. Улучшение однородности структуры пьезокерамики путем увеличения ее плотности, как правило, не приводит к желаемым результатам, так как в этом случае растут внутренние напряжения в пьезо-элементе, которые приводят к повышению поперечной чувствительности датчика. Составляющие поперечной чувствительности пьезодатчика, определяемые по графикам рис. 8, можно представить диаграммами типа восьмерки. Общая поперечная чувствительность минимальна в том случае, когда эти диаграммы находятся в противофазе. [11]

Поперечная чувствительность датчиков зависит от того, параллельны ли рабочие поверхности пьезоэлемента и есть ли на них неровности, а также от величины предварительного поджа-тия поверхностей. Экспериментальные данные показывают, что уменьшение отклонения от параллельности рабочих поверхностей с 50 до 5 мкм приводит к снижению коэффициента максимальной поперечной чувствительности в 3 раза. Отклонение от парал-лености рабочих поверхностей пьезоэлемента, а также связанная с ним неравномерность нагружеиия отдельных участков пьезоэлемента определяют расстояние от оси симметрии пьезоэлемента до центра тяжести диаграммы распределения чувствительности по рабочей поверхности пьезоэлемента. Если влияние этих факторов свести к нулю, то поперечная чувствительность датчика будет в основном зависеть от неравномерности структуры пьезокерамики, из которой изготовлен пьезоэлемент. Улучшение однородности структуры пьезокерамики путем увеличения ее плотности, как правило, не приводит к желаемым результатам, так как в этом случае растут внутренние напряжения в пьезо-элементе, которые приводят к повышению поперечной чувствительности датчика. Составляющие поперечной чувствительности пьезодатчика, определяемые по графикам рис. 8, можно представить диаграммами типа восьмерки. Общая поперечная чувствительность минимальна в том случае, когда эти диаграммы находятся в противофазе. [12]

Источник

В каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика

МЕТОДЫ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ И УДАРА

Часть 0. Общие положения

Vibration. Methods for the calibration of vibration and shock pick-ups. Part 0. Basic concepts

Дата введения 1997-07-01

1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация и удар»

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 8-95 от 12 октября 1995 г.)

За принятие проголосовали

Наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Казахстан

Таджикский государственный центр по стандартизации, метрологии и сертификации

3 Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст ИСО 5347-0-87 «Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 0. Общие положения»

5 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 30.05.96 N 339 межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 5347-0-95 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1997 г.

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на датчики (преобразователи) ускорения, скорости и перемещения линейной вибрации и удара и устанавливает основные положения методов их калибровки.

Стандарт не распространяется на датчики угловой вибрации, а также датчики силы, давления и деформации, даже в том случае, если они могут быть калиброваны подобными методами.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Синусоидальное входное движение может быть выражено следующими уравнениями:

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P00310000. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P00310000. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P00310000. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.; (1)

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P00310001. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P00310001. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P00310001. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.; (2)

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P00310002. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P00310002. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P00310002. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.(3)

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P00310003. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P00310003. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P00310003. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей., (4)

— комплексная величина скорости;

— комплексная величина ускорения;

— комплексная величина выходного сигнала;

— амплитуда синусоидального перемещения;

— амплитуда синусоидальной скорости;

— амплитуда синусоидального ускорения;

— амплитуда выходного сигнала;

3.5.1 Чувствительность по перемещению в единицах выходного сигнала на метр рассчитывают по формуле

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P00360000. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P00360000. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P00360000. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей., (5)

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P00370001. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P00370001. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P00370001. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.— сдвиг фаз.

3.5.2 Чувствительность по скорости в единицах выходного сигнала на м/с рассчитывают по формуле

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P003B0000. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P003B0000. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P003B0000. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей., (6)

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P003C0001. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P003C0001. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P003C0001. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.— сдвиг фаз.

3.5.3 Чувствительность по ускорению в единицах выходного сигнала на м/с рассчитывают по формуле

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P00400000. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P00400000. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P00400000. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей., (7)

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. P00410001. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-P00410001. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка P00410001. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.— сдвиг фаз.

2 Датчики перемещения, скорости и ускорения, чувствительность которых при достижении нулевого значения частоты не становится равной нулю, называют датчиками с нулевой частотной характеристикой (характеристикой постоянного тока). При постоянном ускорении частота и сдвиг фаз равны нулю. Примерами датчиков с нулевой частотной характеристикой являются датчики ускорения, использующие в качестве чувствительных элементов тензорезисторы, потенциометры, дифференциальные трансформаторы, устройства балансировки силы (серво) или другие аналогичные элементы. Сейсмические генераторные датчики, такие как пьезоэлектрические и электродинамические датчики, являются примером датчиков, не имеющих нулевой частотной характеристики.

4 ИЗМЕРЯЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

4.1 Общие положения

Основной целью калибровки датчика является определение его чувствительности в рабочем диапазоне частот и амплитуд для той степени свободы, в которой датчик предназначен использоваться. Кроме того, может быть важна информация о чувствительности датчика к движению в направлении других пяти степеней свободы. Например, для линейных датчиков ускорения необходимо знать их чувствительность к движению, перпендикулярному направлению оси чувствительности и вращению. Другими важными факторами являются демпфирование, сдвиг фаз, нелинейность или вариация выходного сигнала при изменении амплитуды входного сигнала, чувствительность к воздействию температуры, давления и других внешних условий, таких, например, как движение соединительного кабеля.

4.2 Основные характеристики датчика

4.2.1 Амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная (ФЧХ) характеристики

Чувствительность датчика определяют измерением параметров движения или входного сигнала, прикладываемого к датчику генератором вибрации, и выходного сигнала датчика. При этом датчик устанавливают таким образом, чтобы его ось чувствительности совпадала с направлением движения, возбуждаемого генератором вибрации. С помощью контролируемого регулируемого воздействия, амплитуда и частота которого лежат в пределах соответствующих диапазонов датчика, могут быть откалиброваны как датчики непрерывного действия, так и датчики максимальных значений.

Для выполнения резонансов датчика необходимо наблюдать за его выходным сигналом во время медленного непрерывного изменения частоты генератора вибрации во всем частотном диапазоне датчика.

В функции частоты определяется в основном амплитуда чувствительности. Однако для использования датчиков на частотах, близких к их нижним или верхним пределам, или для специальных целей может потребоваться знание их фазо-частотной характеристики. Она определяется путем измерения сдвига фаз между выходным сигналом датчика и входным механическим воздействием во всем интересующем диапазоне частот.

Источник

В каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам определения поперечной чувствительности пьезоэлектрических акселерометров.

Пьезоэлектрические акселерометры чувствительны не только к механическим колебаниям в направлении их главной (продольной) оси, но в некоторой степени и к колебаниям в перпендикулярной к этой оси плоскости. Значение поперечной чувствительности выражается в процентах от значения чувствительности в направлении главной оси. Идеальным считался бы акселерометр с нулевой поперечной чувствительностью.

Поперечные составляющие измеряемого ускорения присутствуют практически при всех видах вибрационного или импульсного воздействия на исследуемый объект и могут достигать значений, соизмеримых с основной измеряемой величиной. Поэтому создание нечувствительных к поперечным составляющим ускорения акселерометров является одной из важных задач при их проектировании. Типовые значения поперечной чувствительности пьезоакселерометров, выражаемой через относительный коэффициент влияния поперечного ускорения (ОКВПУ), составляют до 10% от основной чувствительности, что непосредственным образом сказывается на результатах измерения при испытаниях параметров движения, силовых воздействий, динамических характеристик и т.п.

Известны способы определения поперечной чувствительности (см. Yrrgang В. «Пьезоэлектрические датчики ускорения с малой поперечной чувствительностью», ИПС №1, 1971 г.; Бабер И.С., Плотников И.В. «Метод и аппаратура для определения поперечной чувствительности измерительных преобразователей ускорения». СПб.: «Вибрационная техника», МДНТП, 1970 г.), заключающиеся в вибрационном воздействии на акселерометр в поперечном направлении с помощью электродинамических вибростендов, обладающих конструктивной инструментальной погрешностью, которая привносится в погрешность определения поперечной чувствительности.

Известно устройство для определения поперечной чувствительности акселерометров (см. а.с. СССР №309302 от 16.03.1970 г.), в котором реализован способ, заключающийся в вибрационном воздействии на акселерометр с помощью электродинамического вибростенда и позволяющий осуществлять непрерывную регистрацию диаграммы направленности без перезакрепления преобразователя. Способ осуществляется установкой разработки ВНИИМ им. Менделеева и имеет погрешность до 12%.

Вышеуказанное устройство обладает низкой точностью определения поперечной чувствительности, которая обусловлена:

— непрямолинейностью траектории движения торца балки, на которой установлен акселерометр;

— несовпадением направления изгибных колебаний балки с направлением действия возбуждающей силы;

— погрешностью измерения амплитуды виброперемещения.

Вышеуказанный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и поэтому выбран в качестве прототипа.

Решаемой технической задачей является создание способа определения поперечной чувствительности акселерометра с повышенной точностью.

Достигаемым техническим результатом заявляемого способа является исключение инструментальной погрешности воспроизведения единицы ускорения.

Для достижения технического результата в способе определения поперечной чувствительности акселерометра с использованием диаграммы направленности, заключающемся в том, что на поворотную платформу стенда устанавливают акселерометр, осуществляют поворот акселерометра в гравитационном поле Земли с помощью поворотной платформы, новым является то, что акселерометр устанавливают соосно оси вращения платформы и фиксируют его радиальное положение относительно горизонтальной оси, измеряют максимальные значения электрического напряжения при каждом повороте платформы на угол более 90°, которые используют для построения диаграммы направленности, по которой определяют максимальное значение поперечной чувствительности акселерометра, при этом значение относительного коэффициента влияния поперечного ускорения определяют из отношения значений максимальной поперечной чувствительности к осевой чувствительности, которую измеряют путем установки акселерометра на поворотную платформу с ориентацией оси чувствительности перпендикулярно оси вращения вала, совмещения с ней центра масс инерционного элемента акселерометра и поворота акселерометра в гравитационном поле Земли.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом способе позволяет определить поперечную чувствительность акселерометра с погрешностью в 20 раз меньше по сравнению с вышеуказанными способами.

Способ реализуется следующим образом.

На поворотную платформу 1 (см. фиг. 1) установки устанавливают акселерометр 2, осуществляют его поворот в гравитационном поле Земли с помощью поворотной платформы 1. Акселерометр 2 устанавливают соосно оси вращения платформы 1 и фиксируют его угловое положение относительно горизонтальной оси. Измеряют максимальные значения электрического напряжения при каждом повороте платформы на угол более 90°, которые используют для построения диаграммы направленности (см. фиг. 4), по которой определяют максимальное значение поперечной чувствительности акселерометра, при этом значение относительного коэффициента влияния поперечного ускорения (ОКВПУ) определяют из соотношения:

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. d6479a5ee6c6693a4ea44594a932f304. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-d6479a5ee6c6693a4ea44594a932f304. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка d6479a5ee6c6693a4ea44594a932f304. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. f9f604a5ad793ec00512647615fb6513. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-f9f604a5ad793ec00512647615fb6513. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка f9f604a5ad793ec00512647615fb6513. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.— максимальное значение электрического напряжения, снятого с акселерометра при воздействии на него нормированного ускорения в поперечном направлении в пределах 360°;

в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. 1fa11cc71e3183f9e8d7f40a9260055f. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-1fa11cc71e3183f9e8d7f40a9260055f. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка 1fa11cc71e3183f9e8d7f40a9260055f. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.— величина электрического напряжения, генерируемого акселерометром при воздействии на него нормированного ускорения вдоль оси.

Из формулы (1) видно, что точность значения ε определяется не только погрешностью, с которой определена поперечная чувствительность ( в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. 06f12c377b29306e153c7b842b068284. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-06f12c377b29306e153c7b842b068284. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка 06f12c377b29306e153c7b842b068284. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.), но и погрешностью определения основной (осевой) чувствительности ( в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. 16845044a314a5d6c4b4dafc4ad5e312. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-16845044a314a5d6c4b4dafc4ad5e312. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка 16845044a314a5d6c4b4dafc4ad5e312. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.).

Последовательно меняя, в пределах 360°, угол между выбранным радиусом плоскости основания акселерометра 2 и горизонтальной осью и поворачивая для каждого положения датчика вал платформы на угол более 90° с измерением электрического напряжения, получают диаграмму направленности поперечной чувствительности, которая имеет вид «восьмерки» с максимальными и минимальными значениями поперечной чувствительности (см. фиг. 4).

Значение осевой чувствительности измеряют путем установки акселерометра на поворотную платформу (фиг. 2) с ориентацией оси чувствительности перпендикулярно оси вращения вала и совмещения с ней центра масс инерционного элемента акселерометра и поворота акселерометра в гравитационном поле Земли.

Заявляемый способ был применен для определения поперечной чувствительности низкочастотных высокочувствительных пьезоакселерометров с массой в несколько сотен граммов. Их осевая чувствительность составляла величину более 1 B/g, а значение ОКВПУ на частоте 0,5 Гц находилось для различных образцов в пределах 0,5…3%. Реализация способа проста, не требует сложной настраиваемой системы электромагнитного возбуждения, позволяет проводить измерение ОКВПУ для акселерометров любой массы, в т.ч. весьма значительной величины.

Способ определения поперечной чувствительности акселерометра с использованием диаграммы направленности, заключающийся в том, что на поворотную платформу стенда устанавливают акселерометр, осуществляют поворот акселерометра в гравитационном поле Земли с помощью поворотной платформы, отличающийся тем, что акселерометр устанавливают соосно оси вращения платформы и фиксируют его радиальное положение относительно горизонтальной оси, измеряют максимальные значения электрического напряжения при каждом повороте платформы на угол более 90°, которые используют для построения диаграммы направленности, по которой определяют максимальное значение поперечной чувствительности акселерометра, при этом значение относительного коэффициента влияния поперечного ускорения определяют из отношения значений максимальной поперечной чувствительности к осевой чувствительности, которую измеряют путем установки акселерометра на поворотную платформу с ориентацией оси чувствительности перпендикулярно оси вращения вала, совмещения с ней центра масс инерционного элемента акселерометра и поворота акселерометра в гравитационном поле Земли.
в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. 6420d2a3d04355dfb70fbdc4bac160de. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-6420d2a3d04355dfb70fbdc4bac160de. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка 6420d2a3d04355dfb70fbdc4bac160de. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.
в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. dce6a6286066d5a40dc85dd97483487d. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-dce6a6286066d5a40dc85dd97483487d. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка dce6a6286066d5a40dc85dd97483487d. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.
в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. 9809deb21420a145f620fafe128967a2. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-9809deb21420a145f620fafe128967a2. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка 9809deb21420a145f620fafe128967a2. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.
в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. cbab18a7fc6e2cb980499cae54dfc544. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика фото. в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика-cbab18a7fc6e2cb980499cae54dfc544. картинка в каком виде представляются данные о поперечной чувствительности датчика. картинка cbab18a7fc6e2cb980499cae54dfc544. При выборе пьезоэлектрических датчиков всегда надо обращать внимание на условия их применения. Пьезоэлектрические датчики характеризуются более, чем сорока параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *