微型超低頻絕對(duì)振動(dòng)傳感器研究.pdf

1、振動(dòng)是物體的一種運(yùn)動(dòng)形式。絕對(duì)振動(dòng)是指相對(duì)于慣性空間沒有靜止參考點(diǎn)(即基準(zhǔn))的振動(dòng)，如海上船舶和空中飛機(jī)的顛簸，高層建筑、海洋平臺(tái)、大跨度橋梁的晃動(dòng)，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械(如水輪發(fā)電機(jī)組)和地震的波動(dòng)等。 上述各類振動(dòng)的共同特點(diǎn)一是沒有靜止參考點(diǎn)，因此一些較成熟的相對(duì)測(cè)量方法均難以實(shí)施，通常選用慣性式傳感器測(cè)量。二是振動(dòng)頻率較低，通常在1Hz左右，故對(duì)慣性式傳感器的低頻特性提出了苛刻的要求，然而目前該類傳感器由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有缺陷，在

2、超低頻段(1Hz及以下)，其輸出信號(hào)完全“淹沒”在噪聲中，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量。因此超低頻絕對(duì)振動(dòng)檢測(cè)一直是工程測(cè)試領(lǐng)域的一大難題。本文通過對(duì)mkc結(jié)構(gòu)慣性式傳感器機(jī)理的分析，提出了一種對(duì)傳感器傳遞函數(shù)進(jìn)行“抑高揚(yáng)低”的補(bǔ)償方法，并對(duì)此補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)幅頻特性進(jìn)行了優(yōu)化，較好地克服了慣性式傳感器低頻特性差的固有缺陷，實(shí)現(xiàn)了傳感器的微型化。與此同時(shí)，本文還初步研制了用于振動(dòng)信號(hào)采集與分析的軟硬件。 本文第一章對(duì)振動(dòng)測(cè)量作了概

3、述，指出了超低頻絕對(duì)振動(dòng)測(cè)量的意義和難點(diǎn)，以及目前超低頻絕對(duì)振動(dòng)測(cè)量的研究現(xiàn)狀。 第二章對(duì)目前主流的三類可用于絕對(duì)振動(dòng)檢測(cè)的慣性式傳感器：壓電傳感器、光纖傳感器、磁電式傳感器作了論述，在研究它們的結(jié)構(gòu)特性、頻率特性、信噪比等特性的基礎(chǔ)上，指出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并選擇了信噪比相對(duì)較高的慣性式磁電速度傳感器作為本文研究基礎(chǔ)。 第三章根據(jù)mkc結(jié)構(gòu)慣性式磁電速度傳感器的力學(xué)模型，得出了其傳遞函數(shù)，在此基礎(chǔ)上指出了其固有缺陷的根源

4、。從傳感器傳遞函數(shù)的二階高通特性出發(fā)，論述了現(xiàn)有的基于模擬濾波技術(shù)的傳遞函數(shù)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了傳感器傳遞函數(shù)補(bǔ)償及優(yōu)化方法，優(yōu)化了傳感器幅頻特性，拓展了其頻率頻響，并對(duì)傳感器的微型化做了論述。 第四章研制了基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡；本章對(duì)數(shù)據(jù)采集硬件進(jìn)行了原理性的論述。 第五章簡述了振動(dòng)數(shù)據(jù)分析的一般方法；根據(jù)研制的數(shù)據(jù)采集硬件，對(duì)數(shù)據(jù)采集分析軟件進(jìn)行了簡要的分析。 第六章對(duì)研制的傳感器進(jìn)行了頻響展寬實(shí)驗(yàn)