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传感器的选项及注意事项-结构健康监测设计专题

更新时间:2015-07-22 20:22:07点击次数:10350次字号:T|T

导电塑料电位器在低温下输出变化小,低扭矩操作和高速应用是导电塑料技术的独有特征。

导电塑料电位器传感器重要的参数包括:(1) 要求的准确度、线性度;(2) 期望量程范围;(3) 可重复性/分辨率;(4) 要求扭矩;(5) 环境、振动、粉尘温度、湿度;(6) 要求速度以及期望价格和寿命。

A.3.3 线性可变差动变压位移传感器(LVDT)。它由一个初级线圈、两个次级线圈、铁芯、线圈骨架、外壳等部件组成。LVDT工作过程中,铁心的运动不能超出线圈的线性范围,否则将产生非线性值,因此所有的LVDT均有一个线性范围。

LVDT的优点在于:(1)无摩擦测量;(2) 无限的机械寿命;(3) 无限的分辨率;(4)零位可重复性;(5) 轴向抑制;(6) 坚固耐用;(7)输入/输出隔离。

LVDT的主要限制是:(1) 为得到线性性能,传感器的外壳要比行程长;(2) 输出信号对输入被测量存在一定的非线性;(3) 价格相对昂贵。

A.3.4 磁致伸缩位移传感器,是利用磁致伸缩原理,通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。这种传感器的输出信号是一个真正的绝对值,而不是比例的或放大处理的信号,所以不存在信号漂移或变值的情况,更无需定期重标。

磁致伸缩位移传感器特点:(1) 内部非接触式测量;(2) 性能价格比高;(3) 多种输出方式可供选择;(4) 防浪涌、防射频干扰;(5) 不需定期标定和维护;(6) 安装方便;(7)高精度、高稳定性、高可靠性;(8)使用寿命长;(9) 具有输入电源反向极性保护功能;(10) 结构精巧、环境适应性强。它的缺点是不适于小位移的测量需求。

A.3.5 GPS动态差分载波相位方法的优点是:(1) 各测站间无需通视,是相互独立的观测值;(2) 可以全天候作业;(3) 定位精度较高。实时定位精度平面可达10 mm, 高程可达20 mm(4) 能同时测定点的动静态三维绝对坐标,无漂移现象;(5)操作方便,易于建成无人值守的自动监测系统。

GPS现场操作过程中,应注意以下事项:(1) 接收机周围10°以上应无遮挡;(2) 应采取有效的抗多路径措施;(3) 接收机应远离电磁干扰源;(4) 接收机应同时接收5颗以上卫星的信号;(5) 接收机在满足数据采样频率要求的前提下,越高越好,一般不宜低于5Hz(6) 接收机应具有良好的避雷措施及可靠的电力供应方案。

A.4 加速度传感器

A.4.1加速度传感器主要分为压阻式、压电式和压容式。

1. 压阻式加速度传感器的原理为压阻效应,即半导体材料受到应力作用时,其电阻率会发生变化,因此传感器可通过此原理来感测位移的变化。压阻式加速度传感器结构简单,外形小巧,性能优越,尤其可测量低频加速度。压阻式加速度传感器产生误差的主要原因是温度。由于传感器中扩散电阻的温度系数较大,电阻值随温度变化而变化,引起传感器的零位漂移和灵敏度漂移。零位温度的漂移一般可用串联电阻的方法进行补偿;灵敏度则随温度变化:当温度升高时,压阻系数减小,感测器的灵敏度也随之减小;反之则灵敏度随温度减小而增大。这种加速度传感器在使用时应避免环境冲击。

2. 压电式加速度传感器基于压电陶瓷等非晶方性结构材料对高频微小机械振动的优良响应特性,具有不受温度变化影响、防水性佳、电磁干扰保护和绝缘处理性强等技术特性。这种加速度传感器可以对很宽频率和很高辐值的振动讯号获得很准确的量测,并且具有很好的环境抗力。

3. 电容式加速度传感器可将非电量的变化转换为电容量变化。传感器具有结构简单、分辨能力高、可非接触测量、耐冲击、可微型化的优点。它在使用时受温度波动影响,应对其温度效应进行适当的温度补偿。

A.4.2 为获得高保真度的监测数据,需要根据监测的使用要求,选择最合适的加速度传感器。通常,选择加速度传感器最主要的因素是:重量、频率响应和灵敏度。