[实用新型]绝对式振幅传感器装置

说明书

本发明创造涉及一种绝对式振幅传感器装置；应用于物探、地震、建筑、公路、桥梁、运输工具及大型设备上的振动监测技术领域；可用以监测任意方向的振动振幅。

在地震监测和对正在行驶中的车辆、船舶及飞行器的振动监测时，从原理上讲是不可能获得固定点的，另如地基，建筑桩基及本身带有振动源的大型设备，如汽轮机、蒸气轮机、发电机等由于其自振力使地基也随之振动，故难以从附近地面寻找到固定参考点，这样测出的振动信号显然不准确，或是夹杂有参考点上的振动干扰。例如普通的电涡流振幅传感器和变压器式传感器均属于相对式测量传感器。前者，美国本特利（Bently）公司将另外一套测速度仪表安置在参考点上，用以测参考点本身的振动，然后将两组信号反相叠加。用以抵消干扰，但实践上既复杂又相当困难（摘自Bently公司89年产品介绍）。后者，必须将初级或者次级线圈固定在被测振动体附近的不动体上，而探头和被测振动体表面的间距是很小的，这样近距的不动体是没有的，实际上是将探头设置在振动较小的物体上作参考点，这样的测出值显然不够准确。

此外，名称为“悬浮式涡流地震检波器”的87105424号中国专利，虽然具有振动系统固有频率可调和横向效应被减弱的优点；但是在该装置中，涡流磁场的幅度是主磁铁和涡流套筒之间相对运动速度的函数；线圈中的感应电动势又是涡流磁场对线圈变化速度的函数，其间发生了“两级效应”，即在固定检波器线圈中所产生的电信号正比于外壳运动的加速度。另如名称为“地震式低频振动测量装置”的92102774·5号中国专利，采用的是一种通用的地震式速度传感器，在求振幅时还需利用重积分或积分电路或利用计算机补偿，但都难以得出准确的振幅数据。

本发明的目的是在克服上述背景技术缺陷的基础上提供一种测量准确的绝对振幅惯性式传感器，无需静止基座作为参考系，可直接安装在被测振动体上进行测量。

本发明的另一目的是提供一种适于测量频响范围宽广的振动信号为0～3000HZ的绝对式振幅传感器。

本发明的再一目的在于提供一种可测量任意方向振动幅值的小型化集成传感器。

本发明的技术方案（如图1所示）是将非接触式位移传感4与振动子5相结合，振动子由惯性质量块、弹簧、阻尼器机壳组成。惯性质量块借助于弹簧K与阻尼器r悬浮于传感器装置机壳1中，并通过设计使得传感器的输出信号与被测振动体3的振幅值成正比。惯性质量块的个数为N个，当N等于1时为单振子，当N等于2～20时为多振子。

所述的非接触式位移传感器有电涡流式位移传感器和电容式位移传感器两种形式。对于电涡流式的：它由探头前端部线圈8、电涡流靶6、惯性质量块M、前置器7、弹簧K、阻尼器r和机壳1组成。所述的前置器7是指将所测得的振幅、位移等参数转换为电压或电流输出的谐振电路、电桥电路或线圈品质因数测试电路，其中的谐振电路可以选择调频、调幅或调频调幅式的。对于电容式的：它由平板电容传感器与振动子组成，其中的一个极板与惯性质量块借助弹簧与阻尼器的作用悬浮于机壳中，另一极板与机壳固定。

本发明传感器装置的惯性质量块上都装有可调配重块，可使传感器的固有频率产生变化，以适应不同的测振要求。惯性质量块均设有锁紧机构，其作用是在传感器处于非工作状态下锁紧惯性质量块，以便于移动或运输，防止因剧烈振动而损坏传感器内部的敏感元件。为了对靶距进行静态标定，传感器装置均设有静标定插口，用以插入固定千分表或测微仪。此外，机壳顶部和底部均设有内、外螺纹连接装置，以便于将传感器装置固定于被测振动体上，顶部或底部做成平面，以便于粘接或埋入被测振动体中。为了尽可能地减小传感器的体积与重量，所采用的前置器制成专用集成电路芯片，且设有屏蔽装置，以降低外界干扰并提高灵敏度。

本发明传感器装置由于惯性质量块悬浮的方式不同，所用的弹簧形式有下列三种：

－悬臂拉吊式绝对振幅传感器中的长方形弹簧片和圆锥形或枣核形拉簧。

－圆柱弹簧式绝对振幅传感器中的成对的圆柱形压簧，以及

－圆形簧片式绝对振幅传感器中的成对的圆形簧片。

本发明传感器装置所采用的阻尼器为阻尼杯。还可将弹簧和阻尼器合而为一，做成带有阻尼作用的圆锥形或枣核形弹簧。

本发明装置的电涡流式传感器的探头线圈中加有铁芯，以提高传感器的灵敏度。