Виброакустические измерения

Датчики вибрации:
пьезоэлектрические преобразователи,
индукционные преобразователи вибрации,
индуктивные датчики

вибрации,
емкостные датчики вибрации,
тензорезистивные датчики вибрации.
4. Практические вопросы реализации
электрических измерений.

октавные и третьоктавные фильтры


Полоса пропускания В таких фильтров определяется

из условия:

где f1 и f2 – нижняя и верхняя границы полосы пропускания,
а = 1 для октавных фильтров и а = 1/3 для третьоктавных

Центральная частота для полосовых фильтров определяется
соотношением:

Выделение медленных трендов и быстроизменяющихся составляющих сигналов

Анализ спектрального состава сигнала

и аналогичные методы анализа (амплитудно-частотные характеристики, спектры, фильтрация – аппаратная и цифровая)

Анализ динамики спектрального сигнала с использованием окон фильтрации, вейвлет-анализа и т.д.

Анализ псевдо-хаотического и хаотического сигнала, идентификация возникновения и прекращения событий, анализ фрактальности и проведение R/S анализа.

Сжатие сигнала (проблема редукции и методы ее решения)

индуктивные датчики вибрации (измерители скорости),

емкостные датчики (перемещения) вибрации,
тензорезистивные

датчики виброускорений.

высоким пьезомодулем (титанат бария и родственные материалы),

используют изгибные деформации

пьезоэлемента.


В качестве примера высокочувствительных акселерометрами, построенных с использованием принципа изгибных деформаций, можно привести отечественные акселерометры Д19, ИС-598 и ИС-598А. Их принцип пояснен на слайде ниже.

датчика,
широкий диапазон рабочих частот,
малая чувствительность к магнитным полям,
большая вибрационная

и ударная прочность,
возможность создания преобразователей с малыми размерами и массой.
Для снижения нижней границы частотного диапазона в качестве предварительных усилителей применяют усилители заряда, а увеличение верхней граничной частоты достигается снижением массы датчика и качественным креплением его к объекту (например, с помощью резьбового соединения).
Для повышения ударной прочности применяют дополнительное поджатие инерционной массы к пьезоэлементу, как это сделано в акселерометрах типа 1ПА-6 и 1ПА-7.

при
действии ускорения.
Недостаток:
измерение только быстроизменяющихся процессов.
2. Использование резонансного

метода измерения.
Деформация кристалла пропорциональна ускорению.
Кристалл кварца или сегнетокерамики включается в
резонансный контур эл. генератора. При этом частота
генерируемых эл. колебаний зависит от внешнего
действующего ускорения.
Измеряется частота колебаний генератора, что позво-
ляет измерять низкочастотные ускорения.

диапазон
( от 6 - 8 Гц до 500 -

1500 Гц).

при вибрации вызывает изменение индуктивности системы и ее сопротивления переменному

току.

На рисунке ниже показаны основные схемы построения индуктивных преобразователей:

с переменной площадью зазора (а, в),

с переменной длиной зазора (б, г),

с подвижным цилиндрическим сердечником (д, е).
Для всех вариантов обычно используется дифференциальная мостовая схема включения.

с переменной длиной зазора;
в – дифференциальный с переменной площадью

зазора;
г - дифференциальный с переменной длиной зазора;
д – с подвижным сердечником;
е – дифференциальный с подвижным сердечником.

чем индукционные, тем не менее, область их применения ограничена измерением

низкочастотных вибраций.
Это связано с тем, что частота тока питания (несущего сигнала) не может превышать 3 – 5 кГц из-за возникновения вихревых магнитных потоков в сердечнике и значительных паразитных емкостей и индуктивностей соединительных проводов.
При этом для надежной работы преобразователя необходимо, чтобы частота измеряемого процесса была в 5 – 10 раз ниже частоты несущего сигнала.

Основные достоинства индуктивных преобразователей виброперемещений:
их простота,
возможность применения при повышенных температурах
высокая чувствительность.

с АЦП и РС.
Свойства измеряемой величины обьекта, согласование требований с

датчиком и усилителем.
Помехи и шумы, их влияние на параметры сигнала.
АЦП и дискретизация сигнала, свойства дискретизованного сигнала.
Введение аппаратной фильтрации в блок-схему.