振動控制儀監(jiān)測通道的飽和截止現(xiàn)象

時間：2021-12-09 15:46:44

關鍵字：控制儀振動控制電壓加速度傳感器

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[導讀]在振動試驗中，監(jiān)測通道的曲線經常會出現(xiàn)如下圖1所示被截止的現(xiàn)象，特別是對于大量級（控制加速度比較大）、尺寸大機械結構復雜的試驗體，且監(jiān)測通道的加速度比較大（100G以上）的時候。這種現(xiàn)象稱為監(jiān)測通道的飽和截止現(xiàn)象（saturation）。圖1監(jiān)測通道的飽和截止曲線在分析問題產生原...

在振動試驗中，監(jiān)測通道的曲線經常會出現(xiàn)如下圖1所示被截止的現(xiàn)象，特別是對于大量級（控制加速度比較大）、尺寸大機械結構復雜的試驗體，且監(jiān)測通道的加速度比較大（100G以上）的時候。這種現(xiàn)象稱為監(jiān)測通道的飽和截止現(xiàn)象（saturation）。

圖1 監(jiān)測通道的飽和截止曲線

在分析問題產生原因之前，先了解一下加速度信號的路徑，加速度傳感器采集加速度信號，經前置電荷放大器變換為電壓信號，再通過振動控制儀的信號處理，將加速度信號顯示在屏幕上。本文針對電荷型加速度傳感器，且振動控制儀內藏前置電荷放大器進行說明。

圖2 常見振動控制儀內藏前置電荷放大器輸入通道

圖3 加速度信號路徑

圖3中，靈敏度和輸入通道電壓量程是非常需要我們引以重視的兩個概念，前兩個靈敏度決定加速度信號的電壓大小，輸入通道電壓量程則決定顯示輸入通道最大的加速度大小。比如，下面的一個掃頻耐久試驗，

此時，我們可以計算得到，監(jiān)測輸入通道的加速度最大輸入電壓為

5.57 pC/（m/s²）×1mV/（pC）×±500m/s² = ±2785mV ?= ±2.785V

顯然，滿足輸入通道電壓量程±10V，振動控制儀電腦屏幕也就能正常的進行顯示。但是，如果電荷放大器靈敏度選擇為10mV/（pC），則監(jiān)測通道的加速度最大輸入電壓變?yōu)椤?7.85V，大于±10V，也就不能正確的得到加速度信號，振動控制儀也就只能放棄，出現(xiàn)飽和截止現(xiàn)象。另外，如果選擇的加速度傳感器靈敏度過大，比如21.03pC/（m/s²），電荷放大器靈敏度1mV/（pC），輸入電壓為10.515V，同樣也會出現(xiàn)飽和截止現(xiàn)象。

? 通過上面的分析，可以看出，產生這種現(xiàn)象的原因主要有，

1 針對試驗加速度量級，加速度傳感器選型不當。

2 電荷放大器的靈敏度設置錯誤。

3 其他原因，傳感器安裝方向不當、傳感器損壞、振動控制儀儀器損壞etc.。

? 以上現(xiàn)象在初次接觸振動試驗的工程師身上或在大試驗體的共振點探查試驗中經常出現(xiàn)。建議在試驗前根據(jù)試驗條件，預估一下監(jiān)測輸入通道的最大加速度，按照上述方法計算一下，進行正確的設置。當然，如果經費充足，多準備幾個不同量級的靈敏度加速度傳感器。試驗量級加速度小的時候，選靈敏度偏大的傳感器；試驗量級加速度大的時候，選擇靈敏度偏小的加速度傳感器。

? 另外，飽和截止圖像可以用來鑒別振動控制儀的優(yōu)異。如圖4，在共振點探查試驗中人為構現(xiàn)飽和截止現(xiàn)象，可以看到并非是一條直線，而是類似于一個圓弧的形狀，其實這就涉及到振動控制儀內部信號處理方法細節(jié)問題。個人觀點，僅供參考。

圖4 真實飽和截止圖像

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