工業(yè)級傳感器在傳感器市場(chǎng)上占有相當大的比重,其中歐、美、日等品牌占有較大的比重。但是,隨著(zhù)近年來(lái)中國工程技術(shù)的飛速發(fā)展,中國自主品牌也在這個(gè)細分領(lǐng)域逐漸跟上,并在高、中、低幾個(gè)技術(shù)維度上與歐、美、日同臺共舞。
作者從三個(gè)品牌的產(chǎn)品中挑選出與同類(lèi)產(chǎn)品相同的工業(yè)級加速度傳感器,通過(guò)產(chǎn)品技術(shù)參數解析了該傳感器的部分性能特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)指標。
產(chǎn)業(yè)級加速度傳感器關(guān)鍵技術(shù)指標
敏感性。
在滿(mǎn)足諧振頻率的前提下,滿(mǎn)足較大頻率要求,可以更方便地進(jìn)行后端采樣;
操作溫度
在工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境中,隨時(shí)隨地都會(huì )出現溫度驟降,是否能有效地進(jìn)行測量,直接影響測量的效率,所以工作溫度范圍應盡可能的寬。
反應時(shí)間。
在被測物體發(fā)生變化時(shí),傳感器不能立即反應,普遍存在時(shí)滯,延遲時(shí)間長(cháng)即響應時(shí)間,響應時(shí)間越短越好。
撞擊極限
即1秒內,感應器和殼體能承受的最大加速度沖擊,一般在可承受沖擊范圍內,傳感器仍能正常工作,沖擊極限上限越高越好。
橫紋肌纖維
當測量某一方向時(shí),信號輸出理論上應該是全感知的,但實(shí)際上在該方向的垂直方向上也有信號輸出,這是由于橫向效應所致,因此橫向波長(cháng)越小,性能越好。規范要求≤5%。
非非線(xiàn)性。
當輸出量與輸入量在一定的頻率和幅度范圍內成正比時(shí),就成了線(xiàn)性變化。標定結果與實(shí)際傳感器線(xiàn)性偏差的程度稱(chēng)為傳感器非線(xiàn)性度。越小越好。
頻響。
普通加速度傳感器的工作頻率上限是其自身諧振頻率的1/3左右,通常加速度傳感器的低頻特性差,信號衰減嚴重,高頻段線(xiàn)性度差,非線(xiàn)性影響較大。土木工程結構的頻率范圍為0.2~1kHz,而一般的機械設備多屬中頻段,頻率范圍為0.5~5kHz。高能量電源設備的頻率范圍可達5kHz以上,頻率范圍可達5kHz。此外,傳感器安裝剛度對傳感器的頻率范圍也有一定的影響。在不同應用場(chǎng)景下,工業(yè)級加速度傳感器的頻響范圍直接影響其測量效率。
由以上指標我們可以看出,工業(yè)級加速度傳感器的范圍比非工業(yè)級的傳感器要寬得多,它的工作溫度范圍能夠經(jīng)受較大范圍的高低溫的循環(huán)轉換,并且在這種情況下保證相對較好的靈敏度,同時(shí)要能夠承受更大范圍內的沖擊,同時(shí)要承受高低溫的沖擊。這幾個(gè)要素的集合,等于對傳感器的研發(fā)設計和制造提出了很高的要求。生產(chǎn)過(guò)程中每一個(gè)微小的誤差都會(huì )給傳感器自身帶來(lái)很大的影響。
目前,各種工程技術(shù)和前沿科技高速發(fā)展的趨勢下,在工業(yè)傳感器領(lǐng)域中,歐、美、日產(chǎn)品仍然具有很強的競爭力。但是隨著(zhù)全球市場(chǎng)需求的不斷增長(cháng),相信中國傳感器自主品牌將在未來(lái)走向世界,與國際廠(chǎng)商同臺競爭,一爭高下。當前國際形勢風(fēng)云變幻,時(shí)刻牽動(dòng)著(zhù)市場(chǎng)格局的變化。身為后發(fā)者,要堅持初心,堅定不移地走自主研發(fā)制造的正確路線(xiàn)。
1.壓電效應:壓電晶體在受力變形后,其內部會(huì )出現偏振現象,同時(shí)在兩面產(chǎn)生符號相反的電荷,當測得的振動(dòng)頻率遠遠低于加速度計的固有頻率(諧振頻率)時(shí),則力的變化與測得的加速度成正比。在外力消除后,再回到無(wú)電狀態(tài),這種現象稱(chēng)為“壓電效應”。
2.在測量待測結構在工作狀態(tài)時(shí),最好使用帶有“隔離”的傳感器。若傳感器本身沒(méi)有隔離,則在傳感器底部添加絕緣材料作為隔離裝置。
3.所用傳感器的工作頻率范圍,稍高于實(shí)際測量的帶寬更合適。
4.軸向很重要,單軸加速度傳感器通常用來(lái)測量簡(jiǎn)單的振動(dòng)和加速度情況;雙軸加速度傳感器是測量沿X軸和Y軸的加速度和振動(dòng)(前后、左右、右);三軸加速度傳感器即將Z軸加入雙軸加速度傳感器,以用于復雜的三維定位和測量。
5.加速度傳感器也受到振動(dòng)頻率范圍的限制,必須與預期的使用頻率相匹配。
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