加速度傳感器安裝與注意事項

加速度傳感器是當(dāng)今用來檢測機(jī)器振動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，不對中，軸承故障，齒輪故障，流動擾動或葉片氣流擾動等問題都可以利用加速度傳感器來進(jìn)行檢測。所有這些故障都是通過加速度傳感器同機(jī)器表面接觸來傳感的。

從機(jī)器到加速度傳感器的振動傳遞受到傳感器的安裝方式影響。糟糕的安裝方式可能會嚴(yán)重地限制加速度傳感器的設(shè)計測量振動的能力。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)計和結(jié)構(gòu)有一個高于可用范圍的固有頻率。這樣使它能有一個±5%，±10%，或±3dB的公差范圍。剛度是通過加速度傳感器內(nèi)的壓電材料來達(dá)到的。用來給壓電元件施加壓力，并提供勵磁的機(jī)械部分的質(zhì)量的大小是由期望得到的頻率輸出來決定的。輕一點的質(zhì)量可以提供高的固有頻率，反之重一點的質(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。這個區(qū)域的精度是用±5%，±10%和±3dB的幅度公差來表示。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表達(dá)這個值，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產(chǎn)生的，并且在加速度傳感器沒有被損壞的情況下會一直保持不變。因為大部分程序是依靠歷史趨勢，并不靠幅度，±3dB的公差在應(yīng)用中是可以接受的。

放大區(qū)是固有頻率的勵磁和共振的直接結(jié)果，這個區(qū)域有能力在振動信號中產(chǎn)生非常大的增益。這會使振動信號看起來比真實情況大得多.通常，在放大區(qū)域的數(shù)據(jù)不被采用，因為它的不可重復(fù)性。有些技術(shù)確實有用到放大區(qū)域的高頻檢測來得到對機(jī)械故障的早期預(yù)警，但是我們這次先不討論這個方面，把它留給應(yīng)用到不同程序的振動儀器制造商們。

在理想環(huán)境下，加速度傳感器的安裝應(yīng)該能提供整個傳遞區(qū)。盡管每個分析人員都希望能達(dá)到這個*的目標(biāo)，它的實現(xiàn)卻*依靠所采用的安裝方式。請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使其固有頻率受到改變。不幸的是，共振的變動總是會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)計指標(biāo)那么好，只是它在安裝過程中特性被改變了。

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)器振動信號的可用頻率范圍。圖2中的有些安裝方式相對其它使用得頻繁些，我們的研究會分析每種安裝共振所引起的變化。

曲面磁性安裝，有時也稱為兩柵或兩極磁鐵安裝，可能是便攜式振動測量的一種安裝方式。它適用安裝在軸承外殼上，并能讓振動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機(jī)器進(jìn)行性振動監(jiān)測的情況，這時加速度傳感器將被安裝并留在每個要被檢測的機(jī)器上。這也經(jīng)常被泛指為參照安裝，因為它能提供可用的振動傳遞區(qū)，通常能達(dá)到加速度傳感器的測量極限。

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儀器或技術(shù)來模擬機(jī)器振動。

• 一個搖動平臺，內(nèi)置校準(zhǔn)過的標(biāo)準(zhǔn)參照加速度傳感器，用來模擬機(jī)器振動。它能為整個測試提供需要的受控制的振動擾動的頻率范圍。參照加速度傳感器將被當(dāng)作輸入信號，同被測傳感器(輸出)進(jìn)行比較。本次使用的搖動平臺的上限是10，000赫茲。

• 一個功能發(fā)生器將會被用來驅(qū)動搖動平臺以產(chǎn)生隨機(jī)的噪音并模擬多種常用的工業(yè)機(jī)器的振動干擾。只產(chǎn)生一種振動或頻率干擾的機(jī)器是很少見的，而且隨機(jī)噪音可以更好的模擬實際的工業(yè)機(jī)器振動情況。

• 將被測的加速度傳感器按期望的安裝方式安裝在搖動平臺上。

• 使用一個動態(tài)信號分析儀來采集數(shù)據(jù)，并以五種方式顯示測試數(shù)據(jù)結(jié)果。

1. 參照傳感器的功率頻譜(FFT)，顯示幅度相對頻率的值。(輸入)

2. 被測傳感器的功率頻譜(FFT)，顯示幅度相對頻率的值。(輸出)

3. 頻率響應(yīng)，參照傳感器的輸入信號除以被測傳感器的輸出信號的值。理想的振幅響應(yīng)應(yīng)該是一(一致增益)值，但它同時也顯示共振所產(chǎn)生的增益。

4. 數(shù)據(jù)的一致性表明測試加速度傳感器的輸出相對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。

5. 兩個加速度傳感器之間的相位。參照加速度傳感器和測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，這兩個傳感器應(yīng)該不同相位。