地震局低频振动拾振器

工力所

891 型 测 振 仪

使用说明书

中国地震局工程力学研究所

中国·哈尔滨

目   录

一.用途及特点

二.技术指标

三.原理

四.使用方法

五.仪器的成套性

891 型 测 振 仪

   

一、用途及特点

891型测振仪是701型测振仪的换代型。它主要用于测量地面、结构物的脉动或工程振动。每套测振仪包括891型拾振器六台(四台水平向、两台铅垂向)和891型六线放大器一台。891型拾振器分为891-1、891-2和891-4三种型号，每种拾振器设有小速度、中速度、大速度和加速度四档。放大器分891型和891-4型两种，它具有放大，积分，滤波和阻抗变换的功能，891型放大器配接891-1和891-2型拾振器，891-4型放大器配接891-4型拾振器。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，即可获取被测点的加速度、速度及位移参量。本仪器具有体积小、重量轻、使用方便、动态范围大及一机多用的特点，且拾振器簧片不易损坏，不用调节零位。本仪器可直接与任何记录仪器及数据采集系统配接。

二、技术指标

   891-2型拾振器技术指标                      表2

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-9527.pngfile:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-13855.png档 位 技术指标           参量		1	2	3	4
		加速度	中速度	大速度	小速度
灵敏度(file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-11611.png)		0.1或0.5	7	1	30
阻  尼  常  数		7或5	0.65	0.65	0.65
最大量程	位移（mm,p-p）		70	300	15
	速度（m/s,p-p）		1.4	1.8	0.5
	加速度（m/s2,p-p）	40
通频带(file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-11261.png)		0.5～80	1～100	0.5～100	2～100
输出负荷电阻(kΩ)		300	300	300	300
与891型放大器配接后的分辨率	位移（m）		1×10-7	1×10-6	2×10-8
	速度（m/s）		1×10-7	1×10-6	2×10-8
	加速度（m/s2）	1×10-5或2×10-6
尺 寸，重 量		Φ60×80mm,1kg

  891-4型拾振器技术指标                       表3

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-7297.pngfile:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-31082.png档 位 技术指标           参量		1	2	3	4
		加速度	中速度	大速度	小速度
灵敏度(file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-15425.png)		0.13	8	1.5	30
阻  尼  常  数		3.5	0.7	0.7	0.7
最大量程	位移（mm,p-p）		50	200	15
	速度（m/s,p-p）		1.0	1.2	0.5
	加速度（m/s2,p-p）	20
通频带(file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-30773.png)		1～30	1～30	0.5～30(H) 0.8～30(V)	2～30
输出负荷电阻(kΩ)		1000	1000	1000	1000
与891型放大器配接后的分辨率	位移（m）		1×10-7	1×10-6	4×10-8
	速度（m/s）		1×10-7	1×10-6	4×10-8
	加速度（m/s2）	1×10-5
尺 寸，重 量（不带插头）		Φ42×78mm,0.25kg

891型拾振器灵敏度                         表4

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-17247.pngfile:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-32637.png灵敏     编号 度值 档位及参量
档1	加速度灵敏度 Sa(V·s2/m)
档2	中速度灵敏度 Sv1(V·s/m)
档3	大速度灵敏度 Sv2(V·s/m)
档4	小速度灵敏度 Sv3(V·s/m)

891型放大器（包括891型和891-4型）

放大倍数：

当参数选择开关置于档1：K=10至5000,

当参数选择开关置于档2：K=1至500,

当参数选择开关置于档3：K=5至2500,   KI1=30(积分增益)

当参数选择开关置于档4：K=1至500,    KI2=10(积分增益)

放大器各档位放大倍数                     表5

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-25154.pngfile:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-25800.png放大   放大开关 倍数 参数选择档位		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=30）	5	10	25	50	100	250	500	1000	2000	2500
4	积分（KI2=10）	1	2	5	10	20	50	100	200	400	500

放大器积分增益                       表6

记录道		1	2	3	4	5	6
积分 增益	参数选择档3 KI1（1/s）
	参数选择档4 KI1（1/s）

输入阻抗  (kΩ)： 1000

输出负荷  (kΩ)：≥1

输入噪声  (μV)：≤1

通频带(Hz,-3dB)：0.15-100  (参数选择档1和2)

                0.35-50  (参数选择档3)

                0.2-50  (参数选择档4)  

电    源：±6～±18V,DC(正负电源差≤0.5V)或220VAC

耗    电：55mA(±12DC时)

尺    寸：380×240×110mm

重    量：5kg

使用环境：

温 度：-10℃～+50℃

湿 度: ≤85%

三、原理

（一）拾振器

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-19495.png891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-15079.png，                       （1）

其中：file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-27389.png为摆的运动部分质量，file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-25834.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-6921.png为阻尼系数，k为簧片的刚度，file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-1448.png为地面运动的加速度。

此时，电阻RP1的阻值较小，故阻尼常数D＞1，拾振器的运动部分构成一速度摆，即摆的位移与地面运动的速度成正比，拾振器构成一加速度计，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-29893.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-22705.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，D1<1，当M1>>m1时，拾振器的速度灵敏

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-7829.png，                          （4）

式中C为电容器的电容量

（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2所示，图中：

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-10145.png

（1）CB为电压表，用来检查电源电压及检查各线道工作是否正常的指示装置。

（2）“K1”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；置于“15V”、“1.5V”（分别表示表头量程为15V或1.5V）时，作各线道检查用。

（3）“K2”（放大）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”（参数选择）为参数选择开关，K3置于档1或档2时为直通档，可用来测量加速度或速度；置于档3时为积分档，用来测量小位移；置于档4时为积分档，用来测量大位移。

（5）“K4”为输出调零和检查各通道工作是否正常的按钮开关。

放大后面板如图3所示，图中：file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-11591.png

CZ1（电源）为电源插座；CZ2（输入）为信号输入插座；CZ3（输出）为信号输出插座；BX为保险丝管座；K5为电源开关。K6为交直流电源转换开关。

（三）整套仪器测量参数与灵敏度

1.测量加速度

当拾振器上的拨动开关的开关1接通，参数选择开关置于档1或2时，仪器测量加速度参量，此时，加速度灵敏度

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-26407.png，                              （5）

式中K为放大器的放大倍数

2.测量速度

当拾振器上的拨动开关2或3或4接通，参数选择开关置于档1或档2时，仪器测量速度参量，此时，速度灵敏度

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-4477.png                               （6）

3.测量位移

当拾振器上的拨动开关2或3或4接通，参数选择开关置于档3或档4时，仪器测量位移参量，此时，位移灵敏度

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-8520.png，                          （7）

式中KI为积分增益

四、使用方法

   

1.接通电源

首先把电源转换开关K6置位于所需位置。如使用交流电源，则把电源电缆的交流插头（两芯）与市电（AC.220V）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（7芯）插入放大器电源插座上，将电源开关K5置于开，并将表头功能开关K1依次置于“E+”“E-”位置，通过表头检查电源电压是否正常。电源插头接线图见图4。

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-16749.png

2.拾振器与放大器的使用

测量参量与拾振器档位、放大器参数选择开关档位的关系如表7所示。

测量参量	拾 振 器 档 位	放大器“参数选择”开关档位
小加速度	1闭合（ON），其它断开	1
大加速度	1闭合（ON），其它断开	2
中速度	2闭合（ON），其它断开	1
大速度	3闭合（ON），其它断开	2
中位移	2闭合（ON），其它断开	3
大位移	3闭合（ON），其它断开	3或4
小速度	4闭合（ON），其它断开	1
小位移	4闭合（ON），其它断开	3

当把拾振器的拨动开尖置于适当位置之后，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尽可能呈水平，铅垂向拾振器的几何轴线与水平面尽可能呈垂直，然后将拾振器的输出端与放大器的输入插座相连。将放大器的K1置于“15V”或“1.5V”档，按下按钮开关K4，检查拾振器工作是否正常。如胃针稍有摆动，则该测线正常。

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

3.与记录器配接

与磁带机或数据采集系统配接。配接时应注意共地，否则会发生串线现象。

这种配接时，整套仪器不同参数的灵敏度分别为：

加速度灵敏度

file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-16030.png，                    （8）

式中：  为磁带机或数据采集系统的输出电压，

        为磁带机或数据采集系统的放大倍数。

加速度幅值                file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-2461.png，                          （9）

速度灵敏度               file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-3744.png，                    （10）

速度幅值                    file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-1155.png，                       （11）

位移灵敏度                 file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-12099.png，                   （12）

位移幅值                     file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-30776.png.                       （13）

五、仪器的成套性

（1）电源电缆                  2根

（2）891-4型拾振器输出电缆     6根

（3）放大器输入电缆            6根

（4）放大器输出电缆            6根

（5）0.5A保险丝管              4只

（6）使用说明书                1本         

（7）产品合格证                相应给出

附：常见故障及排除

故  障	原因及故事排除
放大器表头无电压指示。	稳压电源或电池无电压输出，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。
闭合放大器的电源开 关，保险丝立即熔断。	检查正负电源是否接反，检查有无短路现象。
记录曲线出现严重漂 移，或闭合放大器前 面板按钮开关K4时， 放大器表头指针大 幅度摆动。	1．检查电源电压是否正常。 2．如故障仍未消除，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 频率成份都十分接近。	检查记录器和放大器的各线道的连接线是否正确，是否 统一共地。
如发现某记录道有明 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。放大器外壳良好接地。
在做拾振器一到致性 试验时，某一线道出 现波形不—致或无信号。	检查测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，需返厂修理．
出现串线现象。	检查信号电缆是否良好。 检查拾振器与信号电缆，信号电缆与放大器信号输入插 头的连接是否正常。