低频超低频传感器

工力所

941B型超低频测振仪

                                file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-8649.png

一．概  述

941B型超低频测振仪是一种用于超低频或低频振动测量的多功能仪器，目前已被公司、高等院校、科研院所等机构广泛应用于多种场合的振动测量和监测，以优异的性能获得了用户的认可。

1. 用途

1) 地面和各种结构物的脉动测量及振动监测。

2) 一般工程结构如桥梁、楼房、码头、大坝、海洋平台等的脉动测量和各种振动试验中的振动测量及监测。

3) 诸如水轮发电机组等大型旋转设备的振动测量。

4) 隔振平台等的微弱振动测量。

5) 诸如悬索桥等高柔结构的超低频大幅值测量。

6) 其他低频超低频振动测量。

2. 特点

1) 一机多能：通过拾振器的微型拨动开关，可直接测量加速度或速度，与放大器配接后，可测量位移。

2) 使用方便：拾振器无需电源供电，无需调零。

3) 性能优异：由于使用了无源伺服反馈技术，能够实现超低频（低至0.17 Hz）大位移（600mm）振动测量。

4) 宽频带、高分辨率、大动态范围、抗冲击性能好、适合运输，可直接与各种数据采集系统配接。

振动测量系统一般包括传感器、放大器和数据采集仪三部分。941B型振动传感器可与941型放大器，G01型数据采集仪（USB接口）构成一套完整的振动测试系统，完成各种振动测量和分析任务。放大器具有放大、积分、高陡度滤波和阻抗变换的功能，G01型数据采集分析系统可完成数据采集和分析功能。用户可根据需要，选取拾振器上微型拨动开关及放大器上参数选择开关相应的档位，可提供测点的加速度、速度或位移参量，并可提供不同频带和不同滤波陡度。

如用户对传感器、放大器、数据采集仪有特殊要求，可提前通知我们，我们可按客户要求特殊制作。

二．主要技术指标

941B型拾振器主要技术指标                        表1

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-8371.pngfile:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-10007.png档位 技术指标           参量		1	2	3	4
		加速度	小速度	中速度	大速度
灵敏度file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-11919.png		0.3	23	2.4	0.8
最  大 量  程	加速度(m/s2,0-p)	20
	速  度(m/s,0-p)		0.125	0.3	0.6
	位  移(mm，0-p)		20	200	500
通频带file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-12528.png		0.25～80	1～100	0.25～100	0.17～100
输出负荷电阻file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-25954.png		1000	1000	1000	1000
分辨率	加速度(m/s2)	5×10-6
	速  度(m/s)		4×10-8	4×10-7	1.6×10-6
	位  移(m)		4×10-8	4×10-7	1.6×10-6
尺寸,重量		63×63×80mm ，    1kg

941B型拾振器灵敏度值                           表2

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-17276.pngfile:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-27729.png灵敏度值       编号 档位及指标
1	加速度灵敏度Sa（V·s2/m）
2	小速度灵敏度Sv1（V·s/m）
3	中速度灵敏度Sv2（V·s/m）
4	大速度灵敏度Sv3（V·s/m）

941型放大器主要技术指标

放大倍数K:参数选择开关置于1时，K=10～5000；

          参数选择开关置于2时，K=1～500；

          参数选择开关置于3时，K=5～2000；KI1=20；

          参数选择开关置于4时，K=1～500；KI2=4；

其中KI1 及KI2 为积分增益

             放大器放大的倍数                          表3

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-18453.png放大     放大器开关 file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-4848.png倍数   位置 参数选择档位置		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	直       通	10	20	50	100	200	500	1000	2000	4000	5000
2	直       通	1	2	5	10	20	50	100	200	400	500
3	积分（KI1=20）	5	10	25	50	100	250	500	1000	2000	2500
4	积分（KI2=4）	1	2	5	10	20	50	100	200	400	500

放大器积分增益                              表4

记录道		1	2	3	4	5	6
积分 增益	参数选择档3 K11 （1/s）
	参数选择档4 K12 （1/s）

输入阻抗（KΩ）：≥1000

输出负荷（KΩ）：≥1

输入噪声（μv）：直流供电时≤1；交流供电时≤10。

通频带选择开关档位	通频带(Hz)	低通滤波陡度
1	0.25～25	-40dB/oct
2	0.025～35	-40dB/oct
3	0.25～200	-12dB/oct

通    频    带 ：

电          源 ：±5～±12VDC或220VAC

耗          电 ：90mA(±12DC时)

尺   寸 （mm）：380×240×110

重     量  (kg)：5

使 用 环 境温度：-10℃～+50℃

使 用 环 境湿度：≤80%

三．原  理

(一)．拾振器

941B型拾振器属于动圈往复式拾振器。拾振器原理如图1所示，图中Km为微型拨动开关。

    当微型拨动开关的开关1接通(ON)时，动圈式往复摆的运动微分方程为：

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-13597.png，                       （1）

    其中：file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-11977.png为摆的运动部分质量，file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-10207.png、file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-13885.png、file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-23152.png分别为摆的加速度，速度和位移，file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-2915.png为阻尼系数，file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-15766.png为簧片的刚度，file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-16072.png为地面运动的加速度。

    此时，电阻RPl的阻值较小，故阻尼常数D≥1，拾振器的运动部分构成速度摆，即摆的位移与地面运动的速度成正比，拾振器构成加速度计，它的输出电压与地面运动的加速度成正比，其加速度灵敏度

   file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-32519.png，                            （2）

式中BL为机电耦合系数。

    当微型拨动开关2或开关3或开关4接通时，摆的运动微分方程为：

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-4410.png，                     （3）

式中M1为并联电容后的当量质量，此时，由于线圈回路的电阻较大，因此，Dl＜1，当Ml＞＞ml时，拾振器的速度灵敏度

  file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-18044.png，                            （4）

式中C为电容器的电容量。

拾振器的测量方向分为铅垂向和水平向。可从拾振器方座上V、H符号辨别。H代表水平向，V代表铅垂向，水平向和铅垂向拾振器测振时应按图2所示放置。

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-29972.png

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-2149.png

铅垂向                      水平向

                                                                     

                         图2    拾振器测量方向图     

(二).放大器

    放大器是用作放大、积分、滤波和阻抗变换。放大器的前面板如图3所示，图中：

    (1)“CB”为电压表，是用来检查电源电压及各信号道工作是否正常的指示装置。

    (2)“Kl”为表头功能选择开关，置于“E+”、“E-”可分别检查正负电源是否正常。

    (3)“K2”为放大倍数选择开关，使用者按需要把K2置于适当位置。

    (4)“K3”为参数选择开关，当K3置于档1或档2时为直通档，用来测量加速度或速度，当置于档3时为积分档l，用来测量小位移；置于档4时为积分档2，用来测量低频的中位移或大位移。

    (5)“K4”为通频带选择开关，置于1档时，放大器通频带为0。25～25Hz，低通滤波陡度为-40dB／oct，主要用在场地脉动测量；置于2档时，放大器的通频带为0.025～35Hz，低通滤波陡度为-40dB／oct，主要用在结构脉动测量及超低频大位移测量；置于3档时，放大器的通频带为0.25-200Hz，低通滤波陡度为-12dB／oct，主要用于一般振动测量及波速测量。

(6)“LED”为发光二极管，它发亮时表示电源已接通。

     放大器后面板如图4所示，图中：

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-4758.png   

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-840.png

                                                                                  CZl为电源插座；CZ2为信号输人插座；CZ3为信号输出插座；BX为保险丝座；K 5为电源开关，K 6为交直流电源转换开关。

（三）数据采集仪

说明书另附

四．使用方法

    1．接通电源

    先将电源选择开关K 6置于所需位置。如使用交流电源，则把电源电缆的交流插头(三芯)与市电(220VAC)连接，如使用直流电源，则把电源电缆的直流电源线按红接正、黄接负、屏蔽层接地与蓄电池连接，然后将电源电缆插头(七芯)插入放大器电源插座上。将电源开关K 5置于开(此时发光二极管--LED亮)，并将表头功能开关K l依次置于“E +”“E -”位置，通过表头检查电源电压是否正常。电源插头接线见图5。

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-12369.png

    2．拾振器与放大器的使用

    （1）拾振器的安装与调节

    在把拾振器的拨动开关置于适当位置之后，把拾振器与被测点用粘合剂固结牢，并使水平拾振器的几何轴线大致呈水平，铅垂向拾振器的几何轴线与水平面大致呈垂直，然后将拾振器的输出端与放大器的输入插座相连。

    注意：拾振器在非使用状态时，均应将“1”档置于“ON”或把输出端短路，以保护拾振器的运动部件。

    （2）放大器各功能开关的应用

      ①通频带的选择。用户根据需要把通频带选择开关K 4置于相应档位。

      ②参数选择开关档位的选择。用户根据需要，参考表5所列，把参数选择开关（K 3）置于相应档位。

      ③根据所需振动信号大小，把放大倍数开关K 2置于合适的档位。

表5

测 量 参 量	拾 振 器 档 位	放大器“参数选择”开关挡位
加速度	1闭合(ON)，其它断开	1或2
小速度	2闭合(ON)，其它断开	1或2
中速度	3闭合(ON)，其它断开	1或2
大速度	4闭合(ON)，其它断开	1或2
小位移	2闭合(ON)，其它断开	3
中位移	3闭合(ON)，其它断开	3或4
大位移	4闭合(ON)，其它断开	4

3．与数据采集系统配接

用户可配接我们研制的G01型数据采集分析仪，也可配接其他数据采集分析仪，配接时应注意共地，以免发生串线现象，在仪器使用前，用户应阅读所使用的数据采集系统的使用说明书。目前我国使用的“数据采集与分析系统”，使用时要求把所测参量（位移、速度、或加速度）、量纲(m、m／s或m／s2)及测振仪整机灵敏度输入系统中。在时域分析或频率域分析的结果中，自动转换为真实物理量。

4. 整套测振系统的灵敏度

    1．测量加速度

    当拾振器上的微型波动开关1置于ON，放大器的参数选择开关置于档1或者档2时，仪器输出为加速度参量，此时，振动测量系统加速度灵敏度

    file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-25872.png，                            （5）

式中K为放大器的放大倍数，若使用了数据采集仪的程控放大，K还包括采集仪的程控放大倍数。

    2．测量速度

    当拾振器上的微型拨动开关2或3或4置于ON，放大器的参数选择开关置于档1或档2时，仪器输出为速度参量，此时，振动测量系统的速度灵敏度

    file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-10163.png，                           （6）

    3．测量位移

    当拾振器上的微型拨动开关2或3或4置于ON，放大器的参数选择开关置于档3或档4时，仪器输出位移参量，此时，振动测量系统的位移灵敏度

  file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-16341.png，                        （7）

式中K I为放大器的积分增益。

五、仪器的成套性

1. 传感器部分：传感器、相应配线（按客户要求）、标定证书、

2. 放大器部分：

1) 电源电缆          2根

2) 放大器输入电缆    6根

3) 放大器输出电缆    6根

4) 拾振器输出电缆    6根

5) 0.5A保险丝管      4只

6) 仪器使用说明书    l本

7) 产品合格证        相应给出

3. 数据采集仪：数据采集盒、USB线、相应软件的安装光盘。

根据用户采购要求的不同，以合同及装箱单为准。

附:常见故障排除

放大器表头无电压指示	放大器后面板电源插座接触是否良好，保险丝是否熔断。检查电源回路，或更换保险丝。检查电池有无电压输出。
闭合放大器的电源开关， 保险丝立即熔断	检查电池的正负极性是否接反，检查有无短路现象。
记录曲线出现严重漂移	1.检查电源电压是否正常。 2.如故障未排除，检查各道测线接头是否包好。 3.检查拾振器是否与被测点固定好，有无相对滑移现象。 4.检查输入插座是否接触可靠。
各线道偏压很大，仪器不 能工作	检查电源电压和保险丝是否正常。
某一线道偏压很大，其它 线道正常	该线道的运算放大器损坏，需要更换。
对于有共地的记录器，如 发现各线道记录器的时程曲线的幅值和频率成分都十分接近	检查记录器和放大器的各线道连接线是否正确，是否统一共地。
如发现某记录通道有明显的高频分量	检查拾振器与测点是否固结牢，测点是否有局部振动。
在测小振幅值振动时，明 显有50Hz干扰或其它高频干扰	检查测点周围是否有高压电缆，测点周围是否有其它机械振动干扰。
在做拾振器一致性试验时，某一线道出现波形不一致或无信号	检查信号导线是否有断路或短路现象，如测线没有问题，可能是拾振器出了故障，需返回修理。

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嘉兴市振恒电子技术有限责任公司

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