加速度传感器的优劣

szdlliuzm

传感器的类型中还分为中心压缩与剪切型, 有什么差别呢

李苹

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简单说中心压缩的温度稳定性和抗横向干扰性能不如剪切型

欧阳中华

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     同样的测量范围下，可以选择不同的传感类型（压电、线圈磁钢...）或不同传感方式（压缩与剪切），但测量系统的品质是有差别的，使用条件，价格也是有差别的...

    32楼所说“中心压缩的温度稳定性和抗横向干扰性能不如剪切型”就是这种体现. . .

my-two-cents

谢谢各位。由于各方面的原因，传感器频率响应的讨论一直没有进行。现在楼主重提这一主题，本人将尽快完成这一议题第三部分/传感器频率响应指标的讨论。

传感器频率响应是指传感器可使用频率的范围，按其允许偏差±5%，±10%和 ±3dB确定传感器使用频率的上下限。不同的允许偏差不仅可使频率上下限产生较大的不同，更重要的是采用什么样的允许偏差某种程度上反映了传感器制造工艺水准，比较这些技术指标的细节也能看出不同的国产传感器以及进口传感器之间的差别。

低频截止频率：低频截止频率讨论一般都限于对ICP/IEPE传感器,电荷型传感器极少用于低频测量，其原因之一就是电荷型传感器低频段信噪比较差。

1.        传感器信噪比对低频段信号的影响：这里讨论基于以下两点，加速度值与频率的平方成正比；压电传感器内置电路的电噪声大小与频率f成反比。在甚低频测量中对特定频率的信号的估算和了解传感器低频电噪声的指标尤为重要。需指出传感器通常使用的宽带噪声在这里已没有实用意义，而需用噪声功率谱密度的根方值（PSD,V/Hz 或 g(μg)/Hz）即特定频率的电噪声。需指出这一指标由内置电路的器件和芯体电容值所决定，芯体大电容值有助于降低电噪声。
2.        传感器瞬态温度响应对低频信号的影响：压电式加速度传感器的敏感芯体对温度变化都会产生输出，当然陶瓷芯体远比石英芯体敏感；压电陶瓷对温度的响应也应工艺和质量不同可有很大的差别。总体来说，由温度变化产生的输出可接近或大于振动加速度信号，因此实际应用中对1Hz以下的信号测量应采用温度隔热保护。
3.        影响低频截止频率的电参数及离散度对测量的影响：一般说传感器低频特性由内置电路中的特大电阻和芯体电容所组成的高通滤波器其时间常数所决定。所以特大电阻和电容值的离散度决定了低频截止频率的偏差。实际使用中，不只是低频截止频率点确定（通常由频响的幅值偏差所决定），对大型结构模态测试对传感器的相位特性的一致性要求更高，因此这类传感器对时间常数的离散度要求都很高。正是此要求，就有进口传感器因相位偏差大而屡遭淘汰，为什么？如传感器采用非陶瓷芯体，其电容很小加上不可避免的分布电容，因此想要控制其时间常数的一致性就变得非常困难。
4.        恒流电压源的低频截止频率：所有IEPE/ICP型压电传感器都要与恒流电压源配合使用；因此频率测量装置的低频响应不仅仅单独取决于传感器的低频截止频率，恒流电压源的低频截止一般要求比传感器的低频截止频率低5~10倍。

传感器的高频响应及对综合性能的考虑将稍后提供

rc861222

我用的是秦皇岛的传感器。一般每年要去校准一次。较好的是BK的传感器不过贵啊800多美元一个当时。灵敏度低的一般用做冲击，灵敏度高点得一般做做振动和较小的冲击。

my-two-cents

高频截至频率

传感器高频主要由内部芯体机械特性所决定。IEPE型也可通过滤波器对传感器高频响应做少量的修正。灵敏度在高频段的偏差（5%或10%）决定了传感器使用的高限的截至频率，通常也是厂家给出传感器的基本指标之一。

1.
讨论传感器高频响应好坏其前提应是传感器达到本身的技术指标。从制造角度讲不同传感器在高频截至频率处其灵敏度偏差的离散度就反映了厂家对该传感器的制造能力。剪切形式因其优越的特性被广泛采用，但传感器制作上提高剪切型传感器高频响应的一致性要比压缩式难得多。

2.
考虑到传感器的高频截至频率实际上由其谐振频率所制约，因此谐振频率值的偏差就更直接反映了其高频响应的特性；但因此值为参考指标，一般厂家都只提供典型值。而对利用传感器谐振输出对轴承测量的工程应用，谐振频率的一致性就变成传感器的重要指标。

3.
制造厂家一般都提供传感器的高频灵敏度偏差值（曲线），即传感器高频频率响应校验数据。此指标一般说不应随时间发生变化，如有产生较大变化，则考虑传感器已被损坏。当然首先要排除校验误差。

4.
对实际用户来说传感器的安装形式和安装质量的好和差更直接影响传感器高频输出。所以对高频测量（指2~3 kHz 以上）有要求的话就应认真考虑安装方式并用实验进行验证。

5.
另一个可能影响高频段输出的是横向谐振频率的输出。虽说横向灵敏度一般都控制在5%以下，但因谐振输出可达信号的几十倍，而传感器的横向谐振频率一般都在传感器的测量频率范围内，此值因不同设计和制作往往存在其不确定性，所以很少有厂家（包括国外）提供此数据，因此当测量中产生不可解释的某中频信号输出就需考虑此可能性。

my-two-cents

　　传感器好和差标准的讨论：
　　1. 首先使用者对其试验对象必需有一定了解，才能根据不同的试验对象选定相应合适的传感器(指标)。对常规的振动试验(即一般频率范围和振动量级)大多通用传感器都能满足。
　　2. 设计与制造
　　压电加速度传感器从设计原理上来讲剪切型在横向灵敏度，温度效应及基座应变等指标确实要是要比压缩型好很多;但并不是说所有剪切型的技术性能都一样。具体不同的设计细节和制造工艺的差异会使同一种原理设计的产品结果有不同技术性能;而这种技术性能的差异并不一定能从厂商给出的性能指标上所体现。所以后边三项的讨论对认识传感器好与差具有现实意义。
　　3. 实际产品与指标的差异(偏差)-产品性能的离散度
　　考核国产传感器好坏的另一条件是厂商能否提供指标的偏差值，虽然说进口传感器也未必一定能提供所有指标的偏差，但对常用指标一般都会有。技术指标的偏差在很大程度上反映了制造厂商产品的设计能力，所用原器件的质量以及生产制造和生产管理的水准。如果说用户对厂商提供的指标偏差能接受(能保证其测量精度);厂商校验数据也确认产品的性能在其指标偏差内，这时此产品应被使用者所接受。这种方法被许多国内重要用户所接受，只不过是校验数据还需经官方校验部门认定。
　　4. 性能的稳定性
　　大家谈得较多的是传感器灵敏度的衰减率，除此之外其它还有传感器对温度的响应，偏置电压(对IEPE型)的漂移，低频相位以及电噪声等。由于这类指标一般厂商(包括进口传感器)都不会提供，所以使用者就需要与厂商协商或委托专门单位进行试验。具体试验方法也必需根据标准或与厂方协商决定。
　　5. 工作的可靠性
　　压电加速度传感器可靠性问题最主要是由电连接(包括接插件)和电子器件非正常工作所造成。国产传感器接插件的可靠性差是传感器使用者经常碰到的问题。由于国产接插件在其价格范围内，材料性能，设计和制造配套工艺方面还很难做到国外的水准，所以高端的国产传感器加配进口接插件是提高传感器连接可靠性的重要途径之一。如果用户对传感器可靠性确实有较高要求，可对传感器采用温度循环率选以提高传感器的可靠性。
　　6. 不同测试对产品的正确选用和使用
　　在实际振动测量中传感器的正确使用和正确选用与性能好的传感器具有同等重要意义。传感器的技术指标是相互制约的，选用时追求某一高指标必然使其它性能的下降。厂商不可能提供一个指标十全十美和测量万能的传感器。同样为获得正确的测量值，传感器的性能与正确使用直接向关联，需指出越是高性能指标对其正确使用的要求也就越苛刻。

my-two-cents

　　国产与进口传感器差异的讨论：
　　1.选用传感器时对产品技术指标的细节, 包括试验条件都需要了解清楚。相对进口传感器来说国产传感器技术细节就不那么详细，特别是国产低端产品往往不能提供指标细节，销售工程师也就含糊其辞。
　　2. 国内不同厂家产品性能的高低相差极大，而国外不同品牌的同类产品性能差异就较小。但国外品牌中其低端产品的性能就要比通用产品差。所以国内与进口产品比较应选择类同等级的产品，而不能笼统地说国产与进口，否则其结果和结论并不能反映客观实际。
　　国内的高端产品，传感器设计与进口同类几乎没差别，原器件/材料虽都说是进口的但这个用户是无法考证的，且不是所有进口原器件都一样好，
　　因此光靠厂家说是不够的。除了了解性能指标外，考证不同厂家在市场的定位，其产品的主要用户群及产品的价位还是基本能反映该产品性能和质量的水准。
　　3. 产品性能的一致性，稳定性和可靠性数据。绝大多数国内厂家都拿不出这方面的数据，缺乏产品性能的数据这可能是国内生产厂商最大的问题。所以大多只能靠用户的实际经验以及相互间的交流。振动论坛也为此提供了方便，但对传感器使用经验的分享应具体到产品厂家，型号和具体性能指标及实际应用的工况，这样才能真正起到帮助他人的作用。
　　4. 生产制造工艺和生产质量管理，主要是由原材料的选用和制作工艺所决定。生产制造工艺的提高很多是基于数据的积累，分析和改进，这首先管理层需要有意识其次还要巨大的人力和财力投入。国内振动传感器厂商都是很小的企业在提高制造工艺和质量管理意识都较薄弱，即使有也受到客观因素包括资金和技术方面的限制。从纯制造角度来讲水准和规模远比传感器走在前面的国内其它机电产品也还与国外有较大差距，所以国内振动传感器制造水平提高还要走很长的路。
　　5. 价格因素：在同一档次的产品上国产传感器一定是比进口的便宜，国内高端传感器都使用相当的进口原器件，所以不可能是汇率的差价。国产传感器价格也存在很大差异，
　　总体说传感器价格低的产品其综合性能指标一定比价格高的产品差，但并不等于不能用。价格高的产品是有其原因，如果产品价格高，性价比一般，那它的用户和市场一定会很快萎缩。所以还是应相信这句老话“一分价钱一分货”。
　　6. 国外产品最大优势主要在于特殊高端产品：高温，高冲击，超小型。这类产品综合了设计水平，各种高性能原材料的配套以及先进的制造工艺，这是目前任何国内厂家都还无法与其竞争的;当然真正需要用到这类传感器也就是特殊测量。

cbve

　　关于传感器原理与应用的讨论
　　对于侧振传感器来说，my-two-cents 基本以压电式的为例子，无可否认，无论是在旋转机械、经典振动测量中，压电式的传感器以其良好的可靠性，简单的易用性以及长期沿用的习惯，占领了振动测量的主要领域，但对于低频甚至是零频加速度测量来说，压电式就不如电容式的好用，这一点可以关注pcb公司的3800系列，尤其在石油勘探领域，以MEMS电容式的检波器(其实就是加速度传感器)代表着最新的应用方向，而且据我了解国内应用在铁路车轴振动检测、低频桥梁测振均有很多应用案例。
　　如果做冲击来说，如果量程大于5万g，呵呵，压电式传感器歇菜的就比较多，典型的原因为电荷的累积和放电时间偏长，多次连续冲击回零较差，这次冲击传感器压电的就不如压阻的，这一点以endevco的7270系列较为出名，可惜禁运了，其实pcb公司也有量程为6万g的冲击压阻传感器，当然对于国内也是不提供的。
　　国内的好的测试工程师很少有花时间来了解传感器，而且有时又有典型的觉得国外东西好的心理，同时国内做振动公司几乎都是小打小闹，属于战国时代。

hotman007

很多有用的建议，学习了。

牛盾盾

好贴啊  学习了

xgwei

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　　如上图，加速度传感器两种模式的原理图：
　　注：其中黄色部分为压电晶体部分。
　　压缩模式：重物块由于一定的预载荷作用于压电晶体上，当机器振动时，压缩使得压电晶体输出电荷，进而通过后续电路输出电压信号。
　　剪切模式：压电晶体为环形，被重物块包围于内，同样也有一定的预载荷，这样当机器振动时，重物块和压电晶体之间就会产生剪切力，同样产生电荷电压输出信号。
　　优劣嘛，剪切模式的传感器对现场机器上安装表面要求较低，更能适应现场恶劣环境;且剪切模式对安装角度的影响更小。