一、引言

　　振動(dòng)傳感器廣泛應(yīng)用在航空、航天、武器裝備、工業(yè)風(fēng)機(jī)、煤炭機(jī)械、石油機(jī)械、化工機(jī)械、水泥裝備、冶煉機(jī)械、車輛設(shè)備制造、物流運(yùn)輸、消防、安防等領(lǐng)域，幾十年來，振動(dòng)傳感器作為世界各國的尖端技術(shù)，在大規(guī)模集成電路快速發(fā)展的支持下，獲得了長足發(fā)展和進(jìn)步；在現(xiàn)代大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中，對(duì)傳感器的精度、穩(wěn)定性也提出了更高要求。

湯姆斯公司在國內(nèi)、外的研發(fā)工程師和工程技術(shù)人員的共同努力下，借鑒國內(nèi)外同行業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，在電信號(hào)測量方法振動(dòng)傳感器的研發(fā)、制造、工程方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)，愿與同行共同分享和交流，以期拋磚引玉，得到該領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者的指教。

 

　　二、振動(dòng)傳感器類別
　　1、按其測量方式分類：

　　　機(jī)械測量方式：將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號(hào)，經(jīng)過機(jī)械機(jī)構(gòu)的放大調(diào)整后，再進(jìn)行測量、記錄；這種測量方式精度差；在現(xiàn)場測試時(shí)只能做簡要估算；

 

　　　光學(xué)測量方式：將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)，經(jīng)過光學(xué)機(jī)構(gòu)的放大后顯示和記錄，這種測量方式精度較高，對(duì)工作現(xiàn)場的溫度、濕度、光照有一定要求；

 

　　　電信號(hào)測量方式：將工程振動(dòng)的壓力變化、磁場變化，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)電路處理后，通過微控制器做顯示、記錄、分析，隨著高速高精度芯片的大量涌現(xiàn)，電信號(hào)測量方式而獲得快速發(fā)展，這種測量方式精度高，對(duì)溫度、濕度、光照等環(huán)境的依賴度較低；這也是目前工業(yè)生產(chǎn)、生活中應(yīng)用得最廣泛的測量方法。

 

 

　　2、按其功能分類：

　　由于傳感器內(nèi)部機(jī)電變換原理的不同，機(jī)械量的變化可轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚?、電感量、電容量等可測量的線性電信號(hào)的變化；針對(duì)輸出的電信號(hào)各不相同，必須配備專用的測量接口電路，這樣才能方便顯示，方便分析儀器對(duì)數(shù)據(jù)的記錄與分析。按功能有以下幾種分類方法：

 

　　　按機(jī)械接收方式的不同分：相對(duì)式、慣性式等；

　　　按機(jī)、電變換方式的不同分：電阻式、電容式、電感式、壓電式、光電式等；

　　　按測量機(jī)械量的不同分：拉力傳感器、壓力傳感器、扭力傳感器、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等。

 

　　使用霍尼威爾的磁場傳感器HMC1002測量磁場強(qiáng)度并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，它具有精度高，穩(wěn)定性好，工作溫度范圍寬等特點(diǎn)；選用這種器件可充分保證在惡劣環(huán)境下傳感器的正常穩(wěn)定工作；它具有兩路輸出，A路作為數(shù)據(jù)采集，B路采集的數(shù)據(jù)作為A路數(shù)據(jù)的校對(duì)；提高了采集數(shù)據(jù)的整體精度；也可以作為雙軸采集使用，對(duì)設(shè)備在不同維度上的振動(dòng)都可以監(jiān)測。

　　使用AD公司的單電源，高精度運(yùn)放對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行放大，再通過信號(hào)調(diào)整電路，將信號(hào)引入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，我們選用TI公司的TLC2543做信號(hào)的轉(zhuǎn)換，該器件是采用CMOS技術(shù)生產(chǎn)的12位轉(zhuǎn)換器，自帶時(shí)鐘信號(hào)，具有三重自檢功能，允許11路模擬信號(hào)輸入，即可以作為同路信號(hào)的互相檢驗(yàn)，也能方便擴(kuò)展通道數(shù)量，為多維度檢測提供預(yù)留接口。

　　使用PIC單片機(jī)接收模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)記錄、分析、顯示、轉(zhuǎn)發(fā)等功能，該單片機(jī)具有抗干擾能力強(qiáng)，工作電壓范圍寬，程序編寫簡潔等特點(diǎn)。

 

 

　　以下給出部分已經(jīng)調(diào)試通過的AD轉(zhuǎn)換代碼，供參閱：

void InitAD()                     //------初始化AD芯片----//

{

                             unsigned char i;

                             ADclk = 0;

 ADcs = 0;

                             Delay10us();

                             for(i=0;i<ADbit;i++)

                             {

                                       ADclk = 1;

                                       ADclk = 0;

                             }

                             ADcs = 1;

                             dly10us(10);

}

void adconversion() //interrupt 0//----轉(zhuǎn)換-----//

{

                             unsigned char j;

                             unsigned int adata;

                             if(adconend) return;

                    if(adstart == 0)

                             {

                                       ADsum = 0;

                                       InitAD();

                                       adtime = ADnumber;

                                       adstart = 1;

                             }

                             adtime--;

                             adata = 0;

                             ADcs  = 0;

  for (j=0;j<ADbit;j++)

                             {       

                                       ADclk = 0;

                                       adata *= 2;

                                       ADclk = 1;

                                       adata = adata | ADdatain;

                             }

                             ADcs = 1;

                    ADsum += adata;

  if(adtime == 0)

                             {

                                       ADdata = ADsum / ADnumber;

                                       adstart = 0;

                                       adconend = 1;

  }

}

　　四、電信號(hào)測量方式振動(dòng)傳感器的指標(biāo)

　

　　我們的技術(shù)參數(shù)如下：

      　靈 敏 度：20mv/mm/s±5% ； 30mv/mm/s±5% ； 50mv/mm/s±5% ；

　　　頻率響應(yīng)：5～1000Hz ；

　　　自振頻率：10Hz ；

　　　測量范圍：1、0～10mm/s   0～20mm/s   0～50mm/s ；2、0～100um 0～200um 0～500um ；

　　　輸出信號(hào)：標(biāo)準(zhǔn)電流4～20mA ；

　　　輸出阻抗：≤500Ω ；

　　　電源：DC24V ；

　　最大加速度：10g ；

　　安裝方式：垂直或水平安裝于被測振動(dòng)源上 ；

　　使用環(huán)境：溫 度 -40℃～60℃ 、相對(duì)濕度≤90% 。

　　靈敏度、頻率響應(yīng)、自振頻率、測量范圍等參數(shù)滿足大部分通用設(shè)備的需要；輸出信號(hào)、輸出阻抗是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，這種輸出接口可與PLC、DCS等系統(tǒng)直接連接使用；大部分工業(yè)現(xiàn)場能滿足電源DC24V供電需求；高強(qiáng)度的密閉金屬外殼對(duì)內(nèi)部精密電子電路提供屏蔽和保護(hù)，避免電磁信號(hào)的干擾和水、霧及其他腐蝕性液體或氣體對(duì)內(nèi)部的侵害。

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