基于压电式加速度传感器的船用振动测量仪设计

21年第 3 03 2卷第 5期7\ )

传感器与微系统 (r s c n i o sm Tcnl i ) Ta d e adMc s t eho g s nur r ye oe

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设计与制造、

基于压电式加速度传感器的船用振动测量仪设计孙倩，尹菲，尚晶(中船重工第 73研究所无锡分部， 0江苏无锡 2 4 5 ) 1 1 1

摘

要：振动测量在提高船舶动力设备的使用寿命和可靠性方面已经成为船舶工程测试的一项重要课

题。为了诊断船舶动力设备的机械故障并监测其运行时振动状态，设计了一种基于压电式加速度传感器，

采用差分运算电路与电压并联负反馈电路实现信号的稳定转换，由巴特沃斯滤波电路等进行信号调理的船用振动测量仪。该船用振动测量仪输出的电压信号稳定，满足机械设备振动测量的精度要求，与市面且上大多数的振动分析仪匹配，已在工程中得到了大量应用。关键词：振动；加速度传感器；电压并联负反馈；巴特沃斯滤波中图分类号：T 6 H8文献标识码：A 文章编号：10 -7 7 2 1 )5- 7 -3 00 98 (0 3 0 -0 10 0 -

De i’ s n n m a l i at n e ur t am e ■ e= 0一‘￣ 0t r● v‘ r』0 m as l ne ● D l●● n2 i‘ ns r nt Das . n 1 l Dl Z e e t l c e e a l n r e 0 l C r C a c l r t 0 t anS I e cUc rS N Q a, I e,S A G J g U in Y N F i H N n i( x vs no o7 3R sac s tt o iaS ib i igId sr op rt n, Wu i i o fN .0 eerhI t ue f n hp ul n n utyC r oai Di i n i Ch d oW l i 1 1 1 Chn ) l 4 5, ia x2● 1 J ●’ J● 1

Ab t a t I h ed f i r vn rl b l y n r ln i g wo k tme f ma i e o r p a t i r t n sr c: n t e f l o mp o ig ei i t a d p oo g n r i o r p we l n,vb ai i a i n o

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odr odan s ehnclal ad aui a ena n mpr n bet f r n i e n t g I re i oem ca i ut n a s m n n i ei t g afmo i rvb a in s t f ma i e p we l n, r e v b ain me s rn n tu n a e n p e o lc r nt ir t t e o r o r p a t a ma n i r t a u i g i sr me t b s d o iz e e t c o o a n i o i a c lr t n ta s u e s d sg e . i n li c n e td sa l y d f rn ilo e ain lc ru ta d v l g h n c ee ai rn d c r i e i n d S g a s o v r tb y b i ee t p r t a ic i n o t e s u t o e f a o a n g t e fe b c i u t B t r o h f trn i ut a d oh r cr u t r s d t d lt in 1 T e v l g e a i e d a k cr i, u t w r l i g cr i n t e i i ae u e o mo u a e sg a . h ot e v c e t i e c c s a sg a up to n t me t i sa l ih me t p e iin r q ie n o c a ia i r t n me s r g a d in lo t u fi sr u n s tb e wh c e s r cso e ur me tf r me h n c lv b ai a u n n o i ma c e s vb a in a ay e n ma k t a d h s b e i ey u e n e gn ei g t h smo t ir t n l z ro r e, n a e n w d l s d i n i e rn . o Ke r s i r t n c e ea in ta s u e;v l g h n e aie f e b c y wo d:v b ai;a c lr t r n d c r ot e s u tn g t e d a k;But r o h f trn o o a v t w r li g e t i e

0引言

体情况，文设计了一种基于压电式加速度传感器，本量程为0 7 mm s频率为 3 - 0 z的振动测量仪，于船舶动— 0/, 0 3 0H用

随着现代化工业的发展，船舶动力设备越来越大型、高速和复杂，由

此产生的振动与噪声问题也越来越突出。机

力设备的机械故障诊断和状态监测。1振动测量仪的工作原理

械振动在大多数情况下是有害的，往往会降低机器性能，破坏其正常工作，短使用寿命，至导致事故…。船舶动缩甚力设备的剧烈振动将导致轴承等的摩擦磨损，构件的疲劳破坏等问题。振动测量属于动态传感测试技术，能够反

振动测量仪一般由振动传感器、转换电路、大电路、放

积分电路和滤波电路等组成。振动测量仪通过振动传感器将采集到的振动信号转换成对应的电荷量，通过调理电路

映出设备在运行过程的实际振动状态，设计出一种针对船舶动力设备的振动测量仪对日益壮大的船舶事业有着现实

将电荷量转换成标准模拟量信号，入振动采集仪或上位输机进行显示、分析和处理。振动测量仪的工作原理如图 1所示。搬动母情 电荷量

意义。随着振动测试技术的完善，测量精度也越来越受到人们的重视。船舶动力设备振动测量的条件比较恶劣，测

量环境温度高，湿度高，因此，对传感器和振动测量仪的稳定性与测量准确性要求较高。目前市面上大多数振动分析

匮盈图 1振动测量仪工作原理Fi W o k n rncpl fv br t a urn n t ume g1 r i g p i i e o i a i me s i g i s r on nt

仪器的输入信号为交流电压 0 5,—而船舶动力设备所关 V心的振动频率范围一般集中在 3 3 0H,对这些具 O一 0 z针收稿日期：0 30 -6 2 1 -2 2

7 22信号检测

传感器与微系统2 22前置放大电路 .. ,

第3 2卷

2 1振动传感器 .振动传感器是把被测的机械量转换为电量的一种传感器，常用的振动传感器是压电式加速度传感器。压电式最加速度传感器是以压电效应为转换原理制成的，当传感器受振时，压电材料所受的力也随之变化，同时在其表面产生电荷，从而实现非电量测量。压电式加速度传感器属于惯性式传感器]本文采用 B K 3 4型加速度传感器，,& 82灵敏度为 1 p/ _,能提供较宽的频率范围和动态范 0 C m S。它围 j同时还具有重量轻、积小、高温，,体耐适合在船舶动力设备上使用

。2 2调理电路 . 2 2 1转换电路 ..

由于转换后的电压信号比较微弱，因此，需要对其进行放大。放大器可以从多方面提高输入信号的质量，强测增量工具的分辨率，提供差动输入来抑制噪音等，本文设计了一

种可以调节增益的负反馈放大电路，图3所示。如 …… 此处隐藏：5149字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……