9、振动测量中的速度与加速度传感器技术解析

振动测量中的速度与加速度传感器技术解析

1. 速度传感器技术

1.1 电动速度传感器

电动速度传感器在结构动力学和地球物理学中有着广泛应用，常被称为地震仪或检波器。不过，其低频截止频率要求较大的质量，这给传统传感器设计带来了技术限制，而且较大质量会因额外负载增加对被测物体的反作用。但在建筑动力学和地球物理学应用中，这些缺点影响不大。

1.2 电磁速度传感器

电磁速度传感器利用时变磁场在线圈中产生感应。考虑一个匝数为 (N) 的线圈，其磁通量 (\varPhi) 穿过具有宽度为 (\delta) 气隙的横向磁轭。当横向磁轭移动时，气隙改变量为 (\Delta\delta)，由此可得：
[U = - N \frac{d\varPhi}{dt} = - N \frac{d\varPhi}{d\delta} \frac{d\delta}{dt} = - N \frac{d\varPhi}{d (\delta + \Delta\delta)} \Delta\dot{\delta}]
与电感式位移传感器不同，这里记录的是横向磁轭的速度 (\Delta\dot{\delta})，而非气隙变化量 (\Delta\delta) 作为位移变量。由于磁场的杂散损耗，气隙 (\delta) 不能任意大，且为保证良好线性，测量范围 (\Delta\delta) 需较小。恒定气隙 (\delta) 下的磁通量变化 (\varPhi) 也可作为被测量，例如可用于测量齿轮的速度。

电磁速度传感器作为相对传感器，可从固定点进行非接触测量，设计坚固，无需移动部件。其输出阻抗低，允许连接长电缆，且测量感应电压 (U) 无需额外电源。但应用限于铁磁测量