微型超低頻絕對振動傳感器研究.pdf

1、振動是物體的一種運動形式。絕對振動是指相對于慣性空間沒有靜止參考點(即基準)的振動，如海上船舶和空中飛機的顛簸，高層建筑、海洋平臺、大跨度橋梁的晃動，大型旋轉(zhuǎn)機械(如水輪發(fā)電機組)和地震的波動等。 上述各類振動的共同特點一是沒有靜止參考點，因此一些較成熟的相對測量方法均難以實施，通常選用慣性式傳感器測量。二是振動頻率較低，通常在1Hz左右，故對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)，其輸出信號完全“淹沒”在噪聲中，難以實現(xiàn)對振動參數(shù)的準確測量。因此超低頻絕對振動檢測一直是工程測試領(lǐng)域的一大難題。本文通過對mkc結(jié)構(gòu)慣性式傳感器機理的分析，提出了一種對傳感器傳遞函數(shù)進行“抑高揚低”的補償方法，并對此補償網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)幅頻特性進行了優(yōu)化，較好地克服了慣性式傳感器低頻特性差的固有缺陷，實現(xiàn)了傳感器的微型化。與此同時，本文還初步研制了用于振動信號采集與分析的軟硬件。 本文第一章對振動測量作了概

3、述，指出了超低頻絕對振動測量的意義和難點，以及目前超低頻絕對振動測量的研究現(xiàn)狀。 第二章對目前主流的三類可用于絕對振動檢測的慣性式傳感器：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，并選擇了信噪比相對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)補償網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點，提出了傳感器傳遞函數(shù)補償及優(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；本章對數(shù)據(jù)采集硬件進行了原理性的論述。 第五章簡述了振動數(shù)據(jù)分析的一般方法；根據(jù)研制的數(shù)據(jù)采集硬件，對數(shù)據(jù)采集分析軟件進行了簡要的分析。 第六章對研制的傳感器進行了頻響展寬實驗