原创 有效加速度测量和振动监测传感器的十大最重要原则

　　在传感器振动监测和加速度测量中，要考虑的变量很多，出错的机会也很多。有时，有一份清单可以让您走上正轨是件好事。以下是有效振动监测和加速度测量的10个要点：

　　1.了解你的应用

　　如果您面临为旋转机器设置振动测量系统的挑战，您需要了解轴的机械设计和轴承。测量球轴承和滑动轴承的振动之间存在显着差异。滚珠轴承使用加速度计，而滑动轴承使用接近探头或两者兼而有之。

　　2.环境和表面温度

　　请记住，并非所有类型的加速度计都可以在非常高或非常低的表面或环境温度下使用。有在其传感器外壳中内置电子元件的加速度计和没有电子元件的传感器。集成电子元件的传感器，例如MEMS和IEPE加速度计，可在高达120°C/248°F(MEMS)和150°C至200°C（302°F至392°F）（IEPE）的表面或环境温度下使用.对于高温应用，例如燃气轮机、管道和容器的测量，必须使用压电(PE)传感器。

　　3.震动还是冲击？

　　标准加速度计适用于测量机器、结构和其他组件的随机振动。然而，对于冲击测量，例如在碰撞测试中，会出现非常高的加速度，因此需要特殊的加速度计。对于这些类型的测试，使用PE加速度计进行高达50,000g的广泛测量范围或基于压阻传感元件的MEMS传感器。

　　4.测量低至直流的高频范围

　　根据应用的不同，传感器的频率响应对于测量每个感兴趣的频率至关重要。在测量桥梁或塔等结构（例如，风力涡轮机和模态分析）时，所测得的振动频率可能非常低，有时低于0.5Hz或低至DC。对于这些应用，您应该使用频率响应低至直流的传感器。基于MEMS的加速度计适合这项工作。

　　5.传感器安装和频率响应

　　在机器监控等应用中，必须在较宽的频率范围内测量振动。转速为每分钟3000转或更高的旋转机器和滚子轴承的相关频率超过3-5kHz。要查看这些信号的谐波，所用传感器的频率响应必须高于3-5kHz。传感器的最大频率响应取决于它在被测物体表面的固定。对于高于3kHz的信号频率，可以使用磁铁。然而，为了获得最佳测量结果，特别是对于超过10kHz的频率，传感器必须用粘合剂或安装螺柱固定。

　　6.传感器电缆的布线和固定

　　要测量物体的振动，您需要将传感器安装在其上，但不要让其他部件产生振动。因此，传感器电缆的铺设也必须非常小心，并在多个点固定。使用自由飞行的电缆，除了被测物体之外的组件可能会引入额外的振动。这种引入的振动会影响传感器并扭曲您希望测量的信号。特别是在使用压电传感器时，电缆从传感器到电荷放大器的移动会导致电荷变化通过该电缆传输。

　　7.避免测量信号中的噪声

　　如果您在测量信号中看到噪声，尤其是在50/60Hz时，则很可能存在接地回路。接地回路可以将干扰作为噪声传输到测量信号，最常见的线路频率为50/60Hz。当公共线路（例如，IEPE加速度计装置的信号返回/屏蔽）在不同电位的两个点接地时，就会形成接地回路。为避免此类接地回路，仅将电缆屏蔽连接到接地电位的位置，并尽可能使用电气隔离传感元件。

　　8.电荷放大器的时间常数如何影响测量？

　　用于准静态和动态测量的电荷放大器的两种工作模式之间存在根本区别。大多数电荷放大器都支持这两种测量类型。但在建立振动测量链之前，清楚地了解所需的测量对于选择正确的电荷放大器工作模式至关重要。

　　例如，应使用准静态模式在？<0.5Hz的极低频范围内进行测量。在高温应用中测量低频压力波动时有时会出现这种情况。典型的振动测量在信号中具有更高的频率成分；因此使用动态模式。电荷放大器的时间常数定义了静态或动态测量的操作模式。

　　9.IEPE传感器的最大电缆长度是多少？

　　IEPE传感器由恒定电流和直流电压供电。测得的加速度的交流信号叠加在电源电压上。根据经验，恒定电流越高，电缆长度可以越长。但请记住：最大电缆长度也取决于电缆质量。IEPE传感器的大多数信号调节器和I/O模块提供4mA恒定电流，在抗噪性、电缆长度、信号频率和电流消耗之间形成了非常好的优化。可以使用长度超过80 m甚至100 m的电缆进行测量。

　　10.基于MEMS的加速度计的电源电压是否重要？

　　简短的回答是肯定的，电源电压确实很重要。大多数MEMS传感器具有内置稳压器，但对所提供输入电压的质量非常敏感。电压源质量必须高，调节在±0.1%以内，噪声和纹波不得超过1.5mV RMS。专为基于MEMS的传感器设计的I/O模块提供稳定的电源，并且在使用这些设备时，电源电压不会令人头疼。