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加速度傳感器安裝與注意事項(xiàng)
加速度傳感器是當(dāng)今用來(lái)檢測(cè)機(jī)器振動(dòng)和輔助分析人員診斷機(jī)器產(chǎn)生的潛在問題的診斷型傳感器。機(jī)器故障例如不平衡，不對(duì)中，軸承故障，齒輪故障，流動(dòng)擾動(dòng)或葉片氣流擾動(dòng)等問題都可以利用加速度傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。所有這些故障都是通過(guò)加速度傳感器同機(jī)器表面接觸來(lái)傳感的。
從機(jī)器到加速度傳感器的振動(dòng)傳遞受到傳感器的安裝方式影響。糟糕的安裝方式可能會(huì)嚴(yán)重地限制加速度傳感器的設(shè)計(jì)測(cè)量振動(dòng)的能力。通常工業(yè)加速度傳感器能有高至15千赫茲(15,000周期/秒)或900,000CPM(周期/分鐘)的頻率范圍。想達(dá)到測(cè)量頻率范圍的上限值，傳感器必須安裝固定得非常好以避免”安裝共振”。
安裝共振是加速度傳感器固有頻率減低的直接結(jié)果，它隨傳感器的剛度降低或質(zhì)量增加而產(chǎn)生。
加速度傳感器的起初設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)有一個(gè)高于可用范圍的固有頻率。這樣使它能有一個(gè)±5%，±10%，或±3dB的公差范圍。剛度是通過(guò)加速度傳感器內(nèi)的壓電材料來(lái)達(dá)到的。用來(lái)給壓電元件施加壓力，并提供勵(lì)磁的機(jī)械部分的質(zhì)量的大小是由期望得到的頻率輸出來(lái)決定的。輕一點(diǎn)的質(zhì)量可以提供高的固有頻率，反之重一點(diǎn)的質(zhì)量可以提供低的固有頻率。顯然，質(zhì)量輕產(chǎn)生的壓力小，質(zhì)量重產(chǎn)生的壓力大，所以質(zhì)量大小是由頻率和幅度特性所取決
傳遞區(qū)是加速度傳感器的功能區(qū)域。這個(gè)區(qū)域的精度是用±5%，±10%和±3dB的幅度公差來(lái)表示。盡管+/-5%代表幅度公差，它卻也有小的傳遞區(qū)域。大的傳遞區(qū)域發(fā)生在±3dB幅度公差范圍，但如果要用線性單位來(lái)表達(dá)這個(gè)值，它大概在-29.3%或+41.3%的幅度公差范圍。
起初±3dB公差看起來(lái)好象太大了，但它在工業(yè)界應(yīng)用卻一直極為成功。這些公差值是在制造加速度傳感器時(shí)產(chǎn)生的，并且在加速度傳感器沒有被損壞的情況下會(huì)一直保持不變。因?yàn)榇蟛糠殖绦蚴且揽繗v史趨勢(shì)，并不靠幅度，±3dB的公差在應(yīng)用中是可以接受的。
放大區(qū)是固有頻率的勵(lì)磁和共振的直接結(jié)果，這個(gè)區(qū)域有能力在振動(dòng)信號(hào)中產(chǎn)生非常大的增益。這會(huì)使振動(dòng)信號(hào)看起來(lái)比真實(shí)情況大得多.通常，在放大區(qū)域的數(shù)據(jù)不被采用，因?yàn)樗牟豢芍貜?fù)性。有些技術(shù)確實(shí)有用到放大區(qū)域的高頻檢測(cè)來(lái)得到對(duì)機(jī)械故障的早期預(yù)警，但是我們這次先不討論這個(gè)方面，把它留給應(yīng)用到不同程序的振動(dòng)儀器制造商們。
在理想環(huán)境下，加速度傳感器的安裝應(yīng)該能提供整個(gè)傳遞區(qū)。盡管每個(gè)分析人員都希望能達(dá)到這個(gè)*的目標(biāo)，它的實(shí)現(xiàn)卻*依靠所采用的安裝方式。請(qǐng)記住加速度傳感器的固有頻率是同剛度和質(zhì)量有關(guān)，任何能影響這些傳感器特性的安裝方式都會(huì)使其固有頻率受到改變。不幸的是，共振的變動(dòng)總是會(huì)降低加速度傳感器的可用頻率范圍。因此別認(rèn)為加速度傳感器壞了，或者不如設(shè)計(jì)指標(biāo)那么好，只是它在安裝過(guò)程中特性被改變了。
傳感器生產(chǎn)廠家指示的一些安裝方式，以及期望從到傳感器上得到的機(jī)器振動(dòng)信號(hào)的可用頻率范圍。圖2中的有些安裝方式相對(duì)其它使用得頻繁些，我們的研究會(huì)分析每種安裝共振所引起的變化。
曲面磁性安裝，有時(shí)也稱為兩柵或兩極磁鐵安裝，可能是便攜式振動(dòng)測(cè)量的一種安裝方式。它適用安裝在軸承外殼上，并能讓振動(dòng)分析人員迅速地將傳感器安裝在軸承垂直，水平，或軸相位置上。通常曲面表面磁鐵可以提供達(dá)到高達(dá)2000赫茲的振動(dòng)傳遞區(qū)。
柱頭安裝方式要求有光滑的帶轉(zhuǎn)孔或螺紋的機(jī)器表面。這種類型的安裝方式于對(duì)機(jī)器進(jìn)行性振動(dòng)監(jiān)測(cè)的情況，這時(shí)加速度傳感器將被安裝并留在每個(gè)要被檢測(cè)的機(jī)器上。這也經(jīng)常被泛指為參照安裝，因?yàn)樗芴峁┛捎玫恼駝?dòng)傳遞區(qū)，通常能達(dá)到加速度傳感器的測(cè)量極限。
了要分析這兩種加速度傳感器的安裝方式，我們需要用到一些振動(dòng)儀器或技術(shù)來(lái)模擬機(jī)器振動(dòng)。
一個(gè)搖動(dòng)平臺(tái)，內(nèi)置校準(zhǔn)過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)參照加速度傳感器，用來(lái)模擬機(jī)器振動(dòng)。它能為整個(gè)測(cè)試提供需要的受控制的振動(dòng)擾動(dòng)的頻率范圍。參照加速度傳感器將被當(dāng)作輸入信號(hào)，同被測(cè)傳感器(輸出)進(jìn)行比較。本次使用的搖動(dòng)平臺(tái)的上限是10，000赫茲。
一個(gè)功能發(fā)生器將會(huì)被用來(lái)驅(qū)動(dòng)搖動(dòng)平臺(tái)以產(chǎn)生隨機(jī)的噪音并模擬多種常用的工業(yè)機(jī)器的振動(dòng)干擾。只產(chǎn)生一種振動(dòng)或頻率干擾的機(jī)器是很少見的，而且隨機(jī)噪音可以更好的模擬實(shí)際的工業(yè)機(jī)器振動(dòng)情況。
將被測(cè)的加速度傳感器按期望的安裝方式安裝在搖動(dòng)平臺(tái)上。
使用一個(gè)動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀來(lái)采集數(shù)據(jù)，并以五種方式顯示測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果。
參照傳感器的功率頻譜(FFT)，顯示幅度相對(duì)頻率的值。(輸入)
被測(cè)傳感器的功率頻譜(FFT)，顯示幅度相對(duì)頻率的值。(輸出)
頻率響應(yīng)，參照傳感器的輸入信號(hào)除以被測(cè)傳感器的輸出信號(hào)的值。理想的振幅響應(yīng)應(yīng)該是一(一致增益)值，但它同時(shí)也顯示共振所產(chǎn)生的增益。
數(shù)據(jù)的一致性表明測(cè)試加速度傳感器的輸出相對(duì)于參照加速度傳感器的輸入的百分比。通常也被稱為線性因果關(guān)系。
兩個(gè)加速度傳感器之間的相位。參照加速度傳感器和測(cè)試加速度傳感器的相互關(guān)系在共振發(fā)生之前應(yīng)該是相同相位。在共振發(fā)生后，這兩個(gè)傳感器應(yīng)該不同相位。