- 问答
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问 锤击法和激振器激励时，激励位置和传感器布置的异同点
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问 传感器与激振器都怎么连接?都有哪些方法?
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问 为什么激振器输出信号不宜过大
6572e9e28754 振动传感器按其功能可有以下几种分类方法：按机械接收原理分：相对式、惯性式；按机电变换原理分：电动式、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式；按所测机械量分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器。1、相对式电动传感器电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。2、电涡流式传感器电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽（0～10kHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。3、电感式传感器依据传感器的相对式机械接收原理，电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此，电感传感器有二种形式，一是可变间隙，二是可变导磁面积。4、电容式传感器电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。5、惯性式电动传感器惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。根据电磁感应定律，感应电动势为：u=Blx&r式中B为磁通密度，l为线圈在磁场内的有效长度，rx&为线圈在磁场中的相对速度。从传感器的结构上来说，惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生，根据电磁感应电律，当线圈在磁场中作相对运动时，所感生的电动势与线圈切割磁力线的速度成正比。因此就传感器的输出信号来说，感应电动势是同被测振动速度成正比的，所以它实际上是一个速度传感器。6、压电式加速度传感器压电式加速度传感器的机械接收部分是惯性式加速度机械接收原理，机电部分利用的是压电晶体的正压电效应。其原理是某些晶体（如人工极化陶瓷、压电石英晶体等，不同的压电材料具有不同的压电系数，一般都可以在压电材料性能表中查到。）在一定方向的外力作用下或承受变形时，它的晶体面或极化面上将有电荷产生，这种从机械能（力，变形）到电能（电荷，电场）的变换称为正压电效应。而从电能（电场，电压）到机械能（变形，力）的变换称为逆压电效应。因此利用晶体的压电效应，可以制成测力传感器，在振动测量中，由于压电晶体所受的力是惯性质量块的牵连惯性力，所产生的电荷数与加速度大小成正比，所以压电式传感器是加速度传感器。7、压电式力传感器在振动试验中，除了测量振动，还经常需要测量对试件施加的动态激振力。压电式力传感器具有频率范围宽、动态范围大、体积小和重量轻等优点，因而获得广泛应用。压电式力传感器的工作原理是利用压电晶体的压电效应，即压电式力传感器的输出电荷信号与外力成正比。8、阻抗头阻抗头是一种综合性传感器。它集压电式力传感器和压电式加速度传感器于一体，其作用是在力传递点测量激振力的同时测量该点的运动响应。因此阻抗头由两部分组成，一部分是力传感器，另一部分是加速度传感器，它的优点是，保证测量点的响应就是激振点的响应。使用时将小头（测力端）连向结构，大头（测量加速度）与激振器的施力杆相连。从“力信号输出端”测量激振力的信号，从“加速度信号输出端”测量加速度的响应信号。注意，阻抗头一般只能承受轻载荷，因而只可以用于轻型的结构、机械部件以及材料试样的测量。无论是力传感器还是阻抗头，其信号转换元件都是压电晶体，因而其测量线路均应是电压放大器或电荷放大器。9、电阻应变式传感器电阻式应变式传感器是将被测的机械振动量转换成传感元件电阻的变化量。实现这种机电转换的传感元件有多种形式，其中最常见的是电阻应变式的传感器。电阻应变片的工作原理为：应变片粘贴在某试件上时，试件受力变形，应变片原长变化，从而应变片阻值变化，实验证明，在试件的弹性变化范围内，应变片电阻的相对变化和其长度的相对变化成正比。
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问 电磁激振器
3e9d50e54684 电磁式激振器直接利用电磁力作激振力，常用于非接触激振场合。特别是对回转件的激振，如图13.9所示。励磁线圈3包括一组直流线圈和一组交流线圈，当电流通过励磁线圈便 产生相应的磁通，从而在铁芯2和衔铁4之间产生电磁力，实现两者之间无接触的相对激振。用力检测线圈5检测激振力，位移传感器6测量激振器与衔铁之间的相对位移。电磁激振器的工作原理如下： 励磁线圈通过电流时，铁芯对衔铁产生的吸引力为： 式中：B为气隙磁感强度（Wb/m2）；A为导磁体截面积（m2）；m0为真空磁导率，m0=4p*10-7（H/m）。 直流励磁线圈电流I0，交流励磁线圈电流I1，则铁芯内产生的磁感应强度为：式中：B0为直流电流I0产生的不变磁感应强度； B1为交流电流I1产生的交变磁感应强度的峰值。 由上述两式可得电磁吸力为： 从上式可看出电磁力F由三部分组成： 固定分量（静态力） 一次分量（交变分量） 二次分量 图13.10 电磁力和磁感应强度的关系 如果直流电流I0=0，即B0=0，此时工作点在B=0处，则F1=0，亦即力的一次分量消失。由图13.10可知，由于B～F曲线的非线性，且无论B1是正是负，F总是正的，因此B变化半周而力变化一周，后者的频率为前者的两倍，波形又严重失真，幅值也很小。当加上直流电流后，直流磁感应强度B0不再为零，将工作点移到B～F近似直线的中段B0处，这时产生的电磁交变吸力F1的波形与交变磁感应波形基本相同。由于存在二次分量，电磁吸力的波形有一定失真，二次分量与一次分量的幅值比为B1/4B0，若取B0>>B1，则可忽略二次分量的影响。 电磁激振器的特点是与被激对象不接触，因此没有附加质量和刚度的影响，其频率上限约为500～800Hz左右。
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