加速度振动传感器检定规程

加速度传感器测振动速度与位移方案1. 测量方法（基本原理）设加速度传感器测量振动所得的加速度为：()a t （单位：m/s 2） 对加速度积分一次可得速率： 11()()[]2Ni i i a a v t a t dt t -=+==∆∑⎰ (单位：m/s) 对速率信号积分一次可得位移：11()()[]2N i i i v v s t v t dt t -=+==∆∑⎰ (单位：m) 其中：()a t 为连续时域加速度波形()v t 为连续时域速率波形 ()s t 为连续位移波形 i a 为i 时刻的加速度采样值 i v 为i 时刻的速率值0a =0；0v =0t ∆为两次采样之间的时间差2. 主要误差分析误差主要存在以下几个方面： 1）零点漂移所带来的积分误差由于加速度传感器的输出存在固定的零点漂移。

即当加速度为0g 时传感器输出并不一定为0，而是一个非零输出error A 。

传感器的输出值为：()a t +error A 。

对error A 二次积分会产生积分累计效应。

2）积分的初始值所带来的积分误差0a 和0v 的值并不为零，同样会产生积分累计效应。

3）高频噪声信号所带来的误差高频噪声信号会对瞬时位移值测量精度带来影响，但积分值能相互抵销而不会带来累计。

3. 解决办法1）零点漂移和积分初始值不为零可以加高通滤波器的方法滤除。

2）高频噪声信号的影响并不大，为了达到更高的精度，可以加一个低通滤波器。

选择高通滤波器和低通滤波器合理的截至频率，可以得到较理想的结果。

（注：高通滤波即去除直流分量；低通滤波即平滑滤波算法）。

4. 仿真研究4.1 问题的前提背景1.本课题研究的对象是桥梁振动的加速度()a t ，速度()v t 和位移()s t ，可以认为桥梁的加速度，速度，位移的总和为0。

即：0()0a t dt ∞=⎰0()0v t dt ∞=⎰()0s t dt ∞=⎰其离散表达式为：00()Ni i a N ===∞∑0()Nii vN ===∞∑0()Nii sN ===∞∑2.加速度传感器测量值存在误差，它主要是在零点漂移和测量噪声两个方面。

振动传感器检定过程中注意事项摘要：: 振动传感器作为安全监护以及环境检测的关键传感器，在各行各业的检测实验室中应用范围非常广，若因检定操作不当，会对检定结果造成影响，丧失其准确性优势。

本文通过对常用振动传感器检定中需注意问题的思考，为相关工作者提供理论支撑。

关键词：振动传感器；检定；注意事项；一、概述振动传感器是在工业生产中用来测量与振动有关各种参量，常见振动传感参数有速度、加速度、位移等。

它的工作原理是将振动的模拟量通过振动传感器转换成电量信号传输，以实现仪表显示或远程监测。

振动传感器按其功能有以下几种分类方式：按机电变换原理分：电动式（磁电式）、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式;振动传感器按所测机械量分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器。

按安装方式分：接触式、非接触式。

按照工作位置（振动方向）分：水平、垂直、三维。

二、振动传感器的常见形式：检定中常见的传感器包括：振动速度传感器、振动加速度传感器、振动位移传感器。

速度、加速度结构常见的有电动式（磁电式）、压电式两种，位移传感器结构主要是电涡流式。

1、电动式（磁电式）传感器：基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式（磁电式）传感器。

虽然它也是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。

2、压电式加速度传感器：是基于压电晶体的压电效应工作的。

振动使晶体在一定方向上受力变形时，其内部会产生极化现象，在它的两个表面上产生符号相反的电荷，外加电压使放大器输出一个电压或电流信号。

这种传感器工作模式分恒压和恒流两种。

3、电涡流位移传感器：电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的，对应输出电压信号。

实验五速度传感器振动测量实验一、实验目的通过本实验了解并掌握机械振动信号测量的基本方法二、实验原理CD-21振动速度传感器的基本原理是基于一个惯性质量（线圈组件）和壳体，壳体中固定有磁铁，惯性质量用弹性元件悬挂在壳体上工作时，将传感器壳体固定在振动体上，这样，当振动体振动时，在传感器工资频率范围内，线圈与磁铁相对运动，切割磁力线，在线圈内产生感应电压，该电压值正比与振动速度值，这就是振动速度传感器的工作原理。

三、实验仪器和设备1.计算机 n台2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套3. 速度传感器（CD-21） 1套4. 蓝津数据采集仪（LDAQ-EPP2） 1台6. 开关电源（LDY-A） 1套7. 5芯-BNC转接线 1条8. 转子实验台（LZS-A） 1 套四、实验步骤和内容1、将加速度传感器通过配套的磁座吸附在振动实验台底座上，然后将其输出端和变送器的输入端相连，变送器的输出端通过一根带五芯航空插头的电缆和数据采集仪通道连接。

2、启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标。

3、点击该实验脚本文件"服务器端"的链接，将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中并运行。

服务器端实验效果示意图如图5.1所示。

图5.1 速度传感器振动测量实验（服务器端）效果图4.在振动实验台的电机转子上添加试重，启动电机，调整到一个稳定的转速，点击面板中的"开关"按钮，观察和分析所得到振动信号的波形和频谱，点击"多路接线开关"，观察滤波前后振动信号波形和频谱的变化情况并记录实验结果。

5. 关闭电机，在电机转子上改变试重和位置，再次启动电机进行测量，观察和分析所得到振动信号的波形和频谱。

6. 关闭电机，改变速度传感器的测量位置，再次启动电机进行测量，观察和分析随着测量位置的改变，振动信号的波形和频谱的变化情况。

加速度传感器振动测量实验总结一、实验目的本实验旨在通过使用加速度传感器来测量不同振动情况下的加速度，并分析其特性。

二、实验原理加速度传感器是一种用于测量物体在运动过程中加速度的传感器。

其工作原理基于牛顿第二定律，即F=ma，其中F表示物体所受到的力，m表示物体的质量，a表示物体所受到的加速度。

通过测量物体所受到的力和质量，可以得出物体所受到的加速度。

三、实验步骤1. 连接电路：将加速度传感器与数据采集卡连接，并将数据采集卡连接至计算机。

2. 安装软件：安装并打开LabVIEW软件。

3. 编写程序：编写程序以读取和显示传感器输出数据。

4. 进行振动测试：将传感器固定在不同振动源上进行测试，并记录数据。

5. 分析数据：使用LabVIEW软件分析数据并绘制图表。

四、实验结果及分析通过对不同振动源进行测试，得出了相应的加速度数据。

根据图表可以看出，在不同频率下，振幅对应的加速度值也有所不同。

此外，在相同频率下，不同振幅下的加速度值也有所不同。

这表明振动源的频率和振幅对加速度传感器的输出有着重要影响。

五、实验结论本实验通过使用加速度传感器来测量不同振动情况下的加速度，并分析其特性。

结果表明，振动源的频率和振幅对加速度传感器的输出有着重要影响。

此外，通过对数据的分析可以得出更深入的结论，从而为工程应用提供参考。

六、实验注意事项1. 实验时应注意安全，避免发生意外事故。

2. 实验前应检查设备是否正常工作。

3. 实验中应仔细记录数据并进行分析。

4. 实验后应及时清理设备并妥善保存数据。

振动位移传感器检定规程JJG 644—1990目录一概述二技术要求三检定条件（一）检定的环境条件（二）检定设备四检定项目和检定方法（一）外观检查（二）示值检定五检定结果处理和检定周期附录检定项目的选择振动位移传感器检定规程JJG 644—1990Verification Regulation ofVibration DisplacementTrensducer本检定规程经国家技术监督局于1990年2月26日批准，并自1991年1月1日起施行。

归口单位：北京市标准计量局起草单位：北京市计量科学研究所本规程技术条文由起草单位负责解释。

本规程主要起草人：刘维瑾（北京市计量科学研究所）参加起草人：周汉安（清华大学）陈锋（浙江大学）李逢春（航空航天部六○八研究所）卜卫军（航空航天部六○八研究所）戚坚（北京测振仪器厂）振动位移传感器检定规程本规程适用于新制造、使用中和修理后的电感式、电容式及电阻式位移传感器的检定。

一概述位移传感器是位移测量仪的主要组成部分，是利用电阻、电感、电容量的变化把机械位移量转变为电压或电流的变化量，用于测量位移及振幅。

二技术要求1位移传感器静态校准时的灵敏度误差、示值线性度、回程误差、示值变动度、零值误差、温漂及示值稳定度见表1。

表12位移传感器的动态校准时参考灵敏度误差见表2，频率响应见表3。

表2表3三检定条件（一）检定的环境条件3温度20±5℃；4相对湿度＜85%；5电源电压220V±10%，电源频率50Hz；6周围无强电磁场干扰，无腐蚀性气体、液体、无强震。

（二）检定设备7静态检定设备见表4。

表4* 有条件的单位可选用动态测量干涉仪。

** L ——量块长度（m ） 8 动态检定所用设备见表5。

表5四 检定项目和检定方法（一）外观检查9 位移传感器外壳表面不允许有明显划痕，引出线不得有松动。

10 位移传感器必须标明制造厂名，型号和编号，出厂年、月及生产许可证的标记。

振动测量方法、标准及实际振动原因分析及解决方案目录1、振动测量方法 21.1 加速度传感器21.1.1工作原理31.1.2优缺点41.2 速度传感器41.2.1工作原理41.2.2速度传感器优缺点51.3 位移传感器51.3.1工作原理61.3.2优缺点72、振动测量标准 82.1 ISO 10816系列标准82.2ASME标准82.3 DIN标准83、结论 84钢平台振动原因分析及解决方案84.1钢平台振动因素可包括一下几点：81、振动测量方法1.1 加速度传感器压电加速度传感器主要应用的是压电效应，压电效应是最流行的形式。

主要使用加速力而受到的微观晶体结构，压力会在晶体中产生电压，加速度传感器将这个压力转换为速度和方向。

1.1.1工作原理如上图的模型所示，加速度传感器包含微观晶体结构，当发生振动时会产生电压，然后产生的电压会产生加速度的读数。

1.1.2优缺点压电加速度传感器的优点是：1）.结构简单，取材方便；2）.安装方便，使用寿命长。

压电加速度传感器的缺点：1）谐振频率高，容易受到声音的干扰；2）输出阻抗高，输出信号弱，传感器输出信号需要经过放大电路放大后才能送检测电路检测。

1.2 速度传感器速度传感器可以测量振动的速度。

它适用于低频振动测量和对振动的整体评估，速度传感器可以直接测量振动，并提供振动速度的输出信号。

与加速度传感器相比，速度传感器具有较低的灵敏度和频率响应。

图1（a）图1（b）1.2.1工作原理速度传感器的结构示意如图1（a）所示。

一个圆筒形的线圈固定在外壳内壁，线圈中间有一个永磁铁支承在弹簧上。

传感器的外壳固定在被测对象上，以承受振动。

永磁铁（参振质量）、弹簧和阻尼组成了一个单自由度系统图1（b）。

在设计时使该系统的固有频率远低于被测物振动的频率。

这时在被测物振动时，永磁铁在空间处于静止状态，永磁铁相对于线圈的运动即为被测物的运动。

布置方式：测量轴承座振动（简称座振）时，需要测量垂直、水平、轴向三个方向的振动，因此传感器的位置，也即测点的布置如下图所示。

一、规程修订的背景国际标准化组织机械振动、冲击与状态监测技术委员会第3分委会———振动冲击测量仪器的应用和校准分委会（ISO TC108/SC3）负责制定振动和冲击测量仪器校准的系列国际标准。

其中，ISO16063-11《激光干涉法振动绝对校准》和ISO16063-21《振动比较法校准》中给出的振动校准的频率范围都达到了0.4Hz～10kHz；而且ISO TC108/SC3正在讨论将振动校准的频率范围扩展到0.1Hz～20kHz。

我国在国际计量局关键比对数据库（BIPM KCDB）中发布的振动校准测量能力（CMCs）的频率范围为0.1Hz～20kHz。

JJF2054-2015《振动计量器具检定系统表》中的频率范围为0.005Hz～20kHz。

JJG298-2005《中频标准振动台（比较法）检定规程》（以下简称“旧规程”）适用的频率范围仅为20Hz～2kHz，无法满足国际标准和振动量值传递的要求，因此需要对其进行修订。

针对标准振动台的检定、校准及其在振动量值传递过程中的影响，起草组向国内外主要标准振动台生产厂家和国内标准振动台使用单位进行了广泛调研，并实际测试了国内在用的多数标准振动台的性能，发现标准振动台的检定/校准存在以下几个主要问题：（1）旧规程无法覆盖振动标准装置的测量范围；（2）部分标准振动台系统集成的测量系统无法单独送检；（3）检定结果在振动校准结果的不确定度评定中如何使用不清楚；（4）对计量性能指标争议较大，有的厂家认为要高，有的认为要低。

因此，此次规程的修订主要参照以下内容：（1）ISO16063-11；（2）ISO16063-21；（3）ISO16063-41: 2011《激光测振仪校准》；（4）BIPM KCDB中公布的我国的CMCs能力；（5）国内在用的各种标准振动台的技术指标。

经多方努力，2015年12月7日，JJG298―2015《标准振动台检定规程》（以下简称“新规程”）由国家质检总局批准发布，并自2016年6月7日起实施。

关于加速度指标的表示方法及测试方法黄正本文仅说明常用指标，对于相频响应、功率谱密度等指标，需要时另描述。

案例1MOI 7100加速度传感器1：频响表示方法1.1参考灵敏度，指在什么频率下（一般惯例是160Hz，或者100Hz），什么温度下（如果有温补要求），在多少加速度条件下，测试出来的灵敏度。

该灵敏度是校准值，是正确的。

例如，F=160Hz，幅值2G，FT810测试加速度计的得到的波长变化量为417.7pm，那么该单位为:285.35pc/g ;1.3频响的表示方法表示在幅值频率响应范围内，某频率处的灵敏度，相对于参考灵敏度（它是准确的），允许的一个误差范围；它可以用百分比表示，或者用dB表示；通常用±5%、±10%或者±1dB，±3dB；1）通常，频响的表示方法是采样图表的形式表示更为准确。

2）也可以采用如下的表示方法即：±5%和±3dB两个指标；尤其是产品指标不好的情况下，采用这种方式表示。

但是，特别强调一点，允许单调变化，如果不是单调变化，通常归也为指标很差。

也就是要么频响曲线缓慢上升或者下降（允许弯曲），但不应该是时大时小毫无规律。

1.4横向灵敏度理想情况下，与轴向垂直90度的方向的灵敏度，与参考灵敏度相比，应该是0%；但由于制造等原因，这个横向灵敏度可高达±5%。

2：频响的测试方法2.1按1/1倍频程或者1/3倍频程选择要测试的频率点；2.2 选择加速度幅值；2.3 按选定的频点，进行定频测试，每次测试一段时间，如100Hz时，测试20s，保存数据。

2.4数据分析1）对每个频点，可选择时域a)峰峰值or b)有效值，可通过平均的方式获取；也可以选择fft，对应频点的幅值；2）将所有的幅值Sai，和参考灵敏度所对应频点的幅值Sa0进行比较。

3）画图：纵坐标：（Sai-Sa0）/Sa0 * 100%,横坐标：对应的Sai的频点。