ICP加速度感測器

一、概述

ICP 感測器主要特點如下：

1、結構合理，電路優化。主要元器件和插接件均為美國或台灣生產，精度高、噪音低、漂移小，確保產品質量穩定可靠。

2、輸出可配長電纜而不影響測量精度。

3、輸出可以直接用數字萬用表、示波器或輸出給數據採集器。

4、感測器為全封閉結構有效防塵、防潮、防有害氣體。

二、感測器的原理

ICP感測器內部是由壓電加速度感測器和微型IC放大器組成。壓電加速度感測器內部結構採用目前世界先進的隔離剪切結構；內部關鍵IC均為美國原裝進口。感測器的輸出具有兩線聯接特徵；即感測器的信號輸出和內置IC放大器所需的恆流激勵為同一根線，另一根線為地線。感測器標配電纜為STYV-Ⅰ、和STYV-Ⅱ兩款型號的低噪音電纜。

三、感測器的選擇

ICP加速度感測器有許多種規格，每種感測器都有其特別適用的場合。因此，為獲得高保真的測試數據，需要用戶根據自己的測試要求選擇最適合的壓電加速度感測器。通常加速度感測器的選用主要權衡因素有三點：重量、頻率響應、和靈敏度。

1、重量：

感測器作為被測物體的附加重量，必然會影響其運動狀態。如果感測器的的重量接近被測物體的動態質量，則被測物體的振動就會受到影響而明顯減弱。特別是有些物體雖然其本身質量較大，但是感測器安裝在其局部，例如一些薄壁結構，感測器的質量已經和被測物體的局部質量相近了，也會明顯影響其局部的振動狀況。因此要求感測器的被測質量Ma遠小於感測器安裝點的動態質量M。

由於感測器的質量的影響，會使被測構件的加速度a降低，因此其降低的加速度△a可用下式估算：△a=a[1-M/(M+Ma)]。

2、頻率選擇

製造商給出的加速度感測器的頻響曲線是用螺釘剛性連接安裝的。

一般將曲線分成二段：諧振頻率和使用頻率。使用頻率是按靈敏度偏差 給出的，有±10%、±5%、±3dB。諧振頻率一般是避開不用的，但也有 特例，如軸承故障檢測。選擇加速度感測器的頻率範圍應高於被測試件的振動頻率。有倍頻 分析要求的加速度感測器頻率響應應更高。土木工程一般是低頻振動，加速度感測器頻率響應範圍可選擇0.2Hz～1kHz，機械設備一般是中頻 段，可根據設備轉速、設備剛度等因素綜合估算振動頻率，選擇 0.5Hz～ 5kHz 的加速度感測器。如發電機轉速在3000rms 時，除以60s 此時它的 主頻率為 50Hz。碰撞、衝擊測量高頻居多。

加速度感測器的安裝方式不同也會改變使用頻響(對振動值影響不 大)。

安裝面要平整、光潔，安裝選擇應根據方便、安全的原則。我們給 出同一隻 AD100S 加速度感測器（感測器靈敏度為100mV/g）不同安裝方式的使用頻率：螺釘剛性連接（±10%誤差）10kHz；環氧膠或“502”粘接安裝 6kHz；磁力吸座安裝 2kHz；雙面膠安裝 1kHz。由此可見，安裝方式的不同對測試頻率的響應 影響很大，應注意選擇。加速度感測器的質量、靈敏度與使用頻率成反比，靈敏度高，質量 大，使用頻率低，這也是選擇的技巧。

3、靈敏度

靈敏度越高，系統信噪比就越大，而抗干擾能力和解析度也就越好。但就特定結構的感測器而言，靈敏度越高，感測器的重量越高，量程和諧振頻率越低。因此靈敏度受到重量、頻率響應、和量程的制約。一般，用戶在滿足重量、頻響和量程的情況下，應該選擇靈敏度較大的感測器。這樣可以降低信號調理器的增益，提高系統的信噪比。

四、環境影響

某些測試現場的環境較為惡劣，考慮的因素較多，如防水、高溫、安裝位置、強磁電場及地電迴路等，均會給測量帶來很大的影響。

防水：防水有兩個概念，淺層防水和深層防水，尤以深層防水為難，如三峽工程永久船閘閘門的振動監測，水深近百米，它涉及地迴路干擾、高壓滲水、導線防護、長期可靠性等諸多問題。

高溫：多數廠商給出的感測器溫度範圍為可用值，而不是高溫狀況 的靈敏度，實際上，高溫時靈敏度偏差較大，特殊用戶應向廠商索取專用的高溫時的靈敏度指標，靈敏度指標是保證測試準確的關鍵。

位置限制：加速度感測器永久安裝在現場會受到人為碰撞，應選擇 工業型長期監測加速度感測器，它採用外加防護罩，三角法蘭安裝，具 有對地絕緣、防塵的作用。對出線方向有要求的可向製造商提出。對於 不能觸及的部位，可用手持式加速度感測器(帶長探針)。

絕緣、地電迴路及磁電場：對磁電場較強的測試現場，應選擇特殊 外殼材料的加速度感測器和專用導線，此類研究國內還比較少見。對於兩點接 地、潮濕等現場，要解決好測試干擾則可採用浮地或絕緣型加速度感測 器，同時要考慮導線接頭的防護。為了克服兩點或多點接地產生地電迴路電流對測試的影響，可以選 用浮地或絕緣感測器。沒有特殊要求且干擾不大的工況，可用絕緣型加 速度感測器，而永久型監測或干擾大的工況則應採用浮地型。這二種命 名的區別在於絕緣型產品的外殼為信號地，而浮地型產品的外殼為屏蔽 層。

附加質量：在振動結構上安裝的加速度感測器的質量要小於被測點 的自身動態質量的 1/10 即可，認為對被測信號的影響可以忽略。

五、配套儀器

壓電類加速度感測器如是電荷輸出的，可與任何一種高阻輸入的電 荷放大器或具有電荷前置功能的採集器相配，電荷放大器種類較多，有 單台、多路、積分、准靜態，這都要根據測量要求來確定。也有特例，如直接將壓電感測器的輸出信號接入具有一定高阻性能 的三次儀錶（如示波器），同樣可測得信號，但因阻抗匹配不夠，只能 是定性了解動態狀況。內裝IC 放大器加速度感測器（ICP 型）專門有恆流適配器，一台恆 流適配器可供多隻加速度感測器的恆流供電及信號輸出。對於提供恆流 源供電的數據採集儀器，可以將該類型感測器直接接入數據採集儀器。雙電源供電的加速度感測器可由採集器提供雙電源或用雙路直流穩壓電 源供電。