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使用電動(dòng)型振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)中，壓電式加速度傳感器是測(cè)量振動(dòng)中的加速度值，而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號(hào)的頻率平方成正比，所以不同頻段的加速度信號(hào)大小相差甚大。例如，當(dāng)振動(dòng)位移為1mm，頻率為1Hz的信號(hào)，加速度值為0.004g；高頻振動(dòng)位移為0.1mm，頻率10kHz的信號(hào)，其加速度值可達(dá)40000g。

 

盡管壓電式加速度傳感器具有較大的測(cè)量量程范圍，但對(duì)于測(cè)量低頻率的小位移振動(dòng)信號(hào)，顯然不能滿足。尤其是客戶提出需要滿足0.5Hz、0.5mm（最低要求）的定頻試驗(yàn)條件（此試驗(yàn)條件主要是為了滿足某儀器的微米級(jí)測(cè)量要求）。

 

于是我們提出基于微米級(jí)位移激光傳感器對(duì)電動(dòng)型振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行控制的試驗(yàn)方案，并對(duì)位移數(shù)據(jù)和波形進(jìn)行測(cè)量。其系統(tǒng)圖如下所示，

核心控制部分的激光傳感器：

 

激光頭ANR1215 + 控制單元ANR5231（廠家：松下電工）

 

測(cè)量距離：130mm以內(nèi)

 

測(cè)量范圍：-50mm～+50mm

 

輸出電壓：-5V～+5V

 

靈敏度：10V/100mm= 100mV/mm

 

響應(yīng)頻率設(shè)定：10Hz以內(nèi)

 

增益設(shè)置：自動(dòng)模式

 

激光頭設(shè)置狀況：

 

控制點(diǎn)（激光點(diǎn)）放大圖：

主要測(cè)量數(shù)據(jù)和波形

 

1 、頻率一定、位移變化

頻率	位移	頻率	位移	頻率	位移	頻率	位移
（Hz）	（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）
0.04	0.1	0.1	0.1	0.3	0.1	0.5	0.1
	0.3		0.3		0.3		0.3
	0.6		0.6		0.6		0.6
	0.8		0.8		0.8		0.8
	1		1		1		1
	3		3		3		3
	6		6		6		6
	10		10		10		10
頻率	位移	頻率	位移	頻率	位移	頻率	位移
（Hz）	（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）
1	0.1	3	0.1	5	0.1
	0.3		0.3		0.3
	0.6		0.6		0.6
	0.8		0.8		0.8
	1		1		1
	3		3		3
	6		6		6
	10		10		10

采集到的控制波形如下：

 

0.04Hz

 

0.1Hz

0.3Hz

 

0.5Hz

 

1.0Hz

 

3.0Hz

 

5.0Hz

2 、位移一定、頻率變化

位移	頻率	位移	頻率	位移	頻率
（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）	（Hz）
0.3	0.04	0.5	0.04	1	0.04
	0.05		0.05		0.05
	0.1		0.1		0.1
	0.3		0.3		0.3
	0.5		0.5		0.5
	1		1		1
	3		3		3
	5		5		5
位移	頻率	位移	頻率	位移	頻率
（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）	（Hz）	（mmp-p）	（Hz）
3	0.04	6	0.04	10	0.04
	0.05		0.05		0.05
	0.1		0.1		0.1
	0.3		0.3		0.3
	0.5		0.5		0.5
	1		1		1
	3		3		3
	5		5		5

0.3mmp-p

0.5mmp-p

1.0mmp-p

 

3.0mmp-p

6.0mmp-p

10.0mmp-p

 

總結(jié)：

 

通過(guò)控制波形的采集，可以得出以下幾個(gè)結(jié)論，

 

1 、頻率0.04Hz位移0.1mmp-p以上，可以實(shí)現(xiàn)控制，但有些區(qū)域控制波形不是很好，控制精度低，失真度比較高。（振動(dòng)臺(tái)推力8kN）

 

2、 頻率0.5Hz位移0.5mmp-p以上，波形漂亮，控制精度高，失真度小。

 

3 、控制運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，控制精度越高，波形越好，失真度越小。

通過(guò)事前試驗(yàn)檢證，試驗(yàn)波形得到客戶認(rèn)可，試驗(yàn)遂行。對(duì)于特殊的試驗(yàn)，可以通過(guò)更換控制傳感器達(dá)到試驗(yàn)要求。低頻段位移要求高的試驗(yàn)，可以采用激光位移傳感器；中頻段速度要求高的試驗(yàn)，可以采用激光速度傳感器。高頻段加速度要求高的試驗(yàn)，采用加速度傳感器。對(duì)應(yīng)傳感器的頻率響應(yīng)特性，選擇最合適的控制傳感器。