加速度振动传感器

加速度传感器选型

压电加速度传感器因其频响宽、动态范围大、可靠性高、使用方便， 受到广泛应用。

在一般通用振动测量时，用户主要关心的技术指标为： 灵敏度、频率范围，内部结构、内

置电路型与纯压电型的区别，现场环境与后续仪器配置等。

一、灵敏度的选择

制造商在产品介绍或说明书中一般都给出传感器的灵敏度和    考量 程范围，目的是让

用户在选择不同灵敏度的加速度传感器时能方便地选 出合适的产品，zui小加速度测量值也

称zui小分辨率，考虑到后级放大电 路噪声问题，应尽量远离zui小可用值，以确保zui佳信噪

比。zui大测量极限要考虑加速度传感器自身的非线性影响和后续仪器的zui大输出电压。

估算方法：zui大被测加速度×传感器电荷（电压）灵敏度，其数值是否 超过配套仪器的

zui大输入电荷（电压）值。建议如已知被测加速度范围 可在传感器指标中的"    考量程范围"

中选择（兼顾频响、重量  ，） 同   时，在频响、质量允许的情况下，尽量选择高灵敏度的传感

器，以提高后续仪器输入信号，提高信噪比。在兼顾频响、质量的同时，可    照以下范围选

择传感器灵敏度：以电荷输出型压电加速度传感器为例：

1、土木工程和超大型机械结构的振动在 0.1g-10g  （1g=9.81m/s  2）左右，可选电荷灵敏度在

300pC/ms  -2  

2、特殊的土木结构（如桩基）和机械设备的振  动在   100ms  -2  

20pC/ms  -2  

3、冲击，碰撞测量量程一般   10000ms-2

0.2pC/ms  -2  

二、频率选择

制造商给出的加速度传感器的频响    线是用螺钉刚性连接安装的。

一般将    线分成二段：谐振频率和使用频率。使用频率是按灵敏度偏差 给出的，有

±10

速度传感器的频率范围应高于被测试件的振动频率。有倍频 分析要求的加速度传感器频率

响应应更高。土木工程一般是低频振动， 加速度传感器频率响应范围可选择 0.2Hz

机械设备一般是中频 段，可根据设备转速、设备刚度等因素综合估算振动频率，选择

0.5Hz

为  50Hz。碰撞、冲击测量高频居多。

加速度传感器的安装方式不同也会改变使用频响（对振动值影响不 大）。

安装面要平整、光洁，安装选择应根据方便、安全的原则。我们给 出同一只  AD500S  加

速度传感器不同安装方式的使用频率：螺钉刚性连接 （±10

粘接安装  6kHz；磁力吸座安装 2kHz；双面胶安装  1kHz。由此可见，安装方式的不同对测

试频率的响应 影响很大，应注意选择。加速度传感器的质量、灵敏度与使用频率成反比，

灵敏度高，质量 大，使用频率低，这也是选择的技巧。

三、内部结构

内部结构是指敏感材料晶体片感受振动的方式及安装形式。有压缩 和剪切两大类，常见的

有中心压缩、平面剪切、三角剪切、环型剪切。

中心压缩型频响高于剪切型，剪切型对环境适应性好于中心压缩型。如 配用积分型电

荷放大器测量速度、位移时，zui好选用剪切型产品，这样  所    得的信号波动小，稳定性好。

四、内置电路

内置的概念是将放大电路置于加速度传感器内，成为具有电压输出 功能的传感元件。

它可分双电源（四线）和单电源（二线、带偏置，又称  ICP）  两种，下面所指内装电路专指ICP

型。目前，内置电路传感器一般是与 数据采集仪配套，在国内使用较多的方面是用于机械

故障、桩基检测，  不少在线监测项目上也在使用该类产品。    ICP  型加速度传感器的供电

和信号输出共用一根线。其特点是：低阻 抗输出，抗干扰，噪声小，性能价格比高，安装

方便，尤其适于多点测量， 稳定可靠、抗潮湿、抗粉尘、抗有害气体。  内置电路传感器灵

敏度的选型计算：

被测加速度值（g）=zui大输出电压（mV）/传感器灵敏度（mV/g）如 选用目前zui为通用的

100mV/g,  可测 50g  以内振动，如测量 100g，则用 50mV/g  的加速度计，其余以此类推。

五、环境影响

某些测试现场的环境较为恶劣，考虑的因素较多，如防水、高温、  安装位置、强磁电

场及地电回路等，均会给测量带来很大的影响。

防水：防水有两个概念，浅层防水和深层防水，尤以深层防水为难，  如三峡工程*

船闸闸门的振动监测，水深近百米，它涉及地回路干扰、 高压渗水、导线防护、长期可靠

性等诸多问题。

高温：多数厂商给出的传感器温度范围为可用值，而不是高温状况 的灵敏度，实际上，

高温时灵敏度偏差较大，特殊用户应向厂商索取专用的高温时的灵敏度指标，灵敏度指标是

保证测试准确的关键。

位置限制：加速度传感器*安装在现场会受到人为碰撞，应选择 工业型长期监测加速

度传感器，它采用外加防护罩，三角法兰安装，具 有对地绝    、防尘的作用。对出线方向

有要求的可向制造商提出。对于 不能触及的部位，可用手持式加速度传感器（带长探针）。

绝    、地电回路及磁电场：对磁电场较强的测试现场，应选择特殊 外壳材料的加速度传

感器和专用导线，此类研究国内还比较少见。对于两点接 地、潮湿等现场，要解决好测试

干扰则可采用浮地或绝    型加速度传感 器，同时要考虑导线接头的防护。    为了克服两点

或多点接地产生地电回路电流对测试的影响，可以选 用浮地或绝    传感器。没有特殊要求

且干扰不大的工况，可用绝    型加 速度传感器，而*型监测或干扰大的工况则应采用浮

地型。这二种命 名的区别在于绝    型产品的外壳为信号地，而浮地型产品的外壳为屏

蔽 层。

附加质量：在振动结构上安装的加速度传感器的质量要小于被测点 的自身动态质量的

1/10  即可，认为对被测信号的影响可以忽略。

六、配套仪器

压电类加速度传感器如是电荷输出的，可与任何一种高阻输入的电 荷放大器或具有电

荷前置功能的采集器相配，电荷放大器种类较多，有 单台、多路、积分、准静态，这都要

根据测量要求来确定。   也有特例，如直接将压电传感器的输出信号接入具有一定高阻性

能 的三次仪表（如示波器  ，） 同 样可测得信号，但因阻抗匹配不够，只能 是定性了解动态状

况。   内装 IC  放大器加速度传感器（ICP  型）专门有恒流适配器，一台恒 流适配器可供多

只加速度传感器的恒流供电及信号输出。对于提供恒流 源供电的数据采集仪器，可以将该

类型传感器直接接入数据采集仪器。 双电源供电的加速度传感器可由采集器提供双电源或

用双路直流稳压电 源供电。