平衡传感器:力平衡加速度传感器( FBA)

2021/11/07 11:05 · 传感器知识资讯 ·  · 平衡传感器:力平衡加速度传感器( FBA)已关闭评论
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平衡传感器:力平衡加速度传感器(FBA)关于技术指标的说明由于力平衡传感器是振动传感器中最精密、最复杂的一种,所以对高精准、长期稳定方面有特殊要求的天然地震监测、强震观测或长期结构健康监测大都选用力平衡加速度传感器。这里对该传感器的几个技术指标稍作展开,阐明其物理意义,以便知晓其必

平衡传感器:力平衡加速度传感器( FBA)  第1张

平衡传感器:力平衡加速度传感器( FBA)

关于技术指标的说明
由于力平衡传感器是振动传感器中最精密、最复杂的一种,所以对高精准、长期稳定方面有特殊要求的天然地震监测、强震观测或长期结构健康监测大都选用力平衡加速度传感器。这里对该传感器的几个技术指标稍作展开,阐明其物理意义,以便知晓其必要性。
1. 记录方向
与大多数振动传感器一样,力平衡加速度传感器分别只能用作水平方向或垂直方向,只要偏离原设定方向,将产生对应的直流偏压。这一点与压电加速度计不同,压电加速度测试的信号频率一般从几个Hz起步,不存直流偏压问题,可以安装在需要的任何方向上。恰恰是力平衡加速度传感器能够感知实际方向与水平或垂直的偏移,它能够记录强地震作用下结构的残余变形。
2. 噪声:<10-6g
力平衡传感器的噪声水平是所有振动传感器中最小的,由于它测量加速度的上限通常 几个g,因而它的动态范围:>135 dB ,而一般振动传感器(比如动圈式、压电式)动态范围只有60~70dB。由于力平衡传感器的噪声小、动态范围大,所以如果配合高质量数据记录器(>120 dB),它可以测试结构脉动(结构模态)、大地脉动等微小信号,这是其他传感器很难做到的。
3. 静态耗电电流:<14mA
由于功耗小,所以力平衡加速度传感器可以用于长期在线监测,为用户节省大量费用。
4. 零位漂移:<0.001g/℃
由于力平衡加速度传感器中的弹性元件采用昂贵的恒弹性合金材料,所以对温度变化不敏感,只有这样它才可以用于野外长期监测,否则单单是温度变化就足以触发大多数记录器设定的阈值。
5. 相位呈线性变化
为避免感应信号的畸变,振动传感器的相位呈线性变化是十分必要的。根据傅里叶变换(Fourier Transform)原理,一个振动信号可以看成若干不同频率、不同幅值、不同相位的谐波信号的叠加,如果传感器不能真实反映各个频率信号的真实相位信息,则必然产生信号畸变。
设原振动信号
如果传感器的相位特性是频率线性的,即
则传感器感应出的信号为
作变量替换 ,则有 ,这说明线性相移没有产生畸变,相反,如果传感器相位不满足 ,则上述关系不成立,测试的信号必然偏离原始信号而产生畸变。这方面,力平衡传感器远胜于动圈式或其他形式的传感器。
6. 自振频率:80Hz,阻尼常数:0.7
如果被测信号的频率接近传感器的自振频率,则相位滞后接近 ,如果传感器的阻尼常数0.7,则可保证相位呈线性变化,避免信号畸变。
7.频带宽度:0~80Hz
其实这一频带并不算宽,但是能够从零频开始实属不易。力平衡传感器可以毫无畸变地反映长周期信号,这一点在测试诸如长大、高柔结构的模态时十分重要,此外由于强震观测时,可以记录结构地震作用下的残余变形。而一般的压电传感器频率下限通常几个Hz,动圈式传感器则零点几Hz,都无法实现力平衡传感器的特有功能。
8. 横向灵敏度:<1%
横向灵敏度反映的是与测试方向相垂直的方向振动的耦合程度,横向灵敏度越小越好。压电或动圈式传感器横向灵敏度一般在5~10%。

平衡传感器:力平衡式传感器

伺服传感器的优点是静态精度和线性度高,滞后小,重复性好,灵敏度高,阈值小,低频响应好,动态测量范围宽。伺服传感器应用于惯性导航和制导系统中,被称为加速度计。加速度计的输出经一次和二次积分又可用于精确指示运动物体(如导弹)的速度和位置,因此它是一种不可缺少的基本测量元件。改变敏感元件和支承、力矩器、位移变换器等关键部件可形成种类繁多的加速度计,如液浮摆加速度计、金属挠性摆加速度计、石英摆加速度计、静电加速度计和磁悬浮加速度计等。伺服传感器还可用于长周期、低g加速度测量,如用于桥梁、建筑、舰船等交通工具以及防地震等的长周期振动测量,而这些测量任务都是其他传感器难以胜任的。伺服传感器的输出精确地反映传感器灵敏轴与重力加速度方向的夹角,因此它还可用于水准角和倾斜角的精确测量,如石油钻井井斜测量。在控制系统中它作为检测元件可以实现水平控制和抑制低频振动,可用于伺服平台和伺服振动台。采用膜盒膜片作为敏感元件时,可测量气体和液体的压力、压力差。平衡传感器:力平衡加速度传感器( FBA)  第2张

平衡传感器:平衡流量传感器有哪些优点

  平衡流量传感器是一种革命性的差压式流量仪表,它的工作原理与其他差压式流量传感器一样,都是基于密封管道中的能量转换原理:在理想流体的情况下管道中的流量与差压的平方根成正比;用测出差压值根据伯努利方程即可计算出管道中的流量。平衡流量传感器是一个多孔的圆盘节流整流器,安装在管道的截面上,每个孔的尺寸和分布是基于特殊的公式和测试数据而定制的,该孔也被称之为函数孔。当流体穿过圆盘的函数孔时,流体将被平衡整流,涡流被最小化,形成近似理想流体,通过取压装置,可获得稳定的差压信号,根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。
  平衡流量传感器的优点
  1、线性度高、重复性好
  平衡流量传感器具有对称多孔结构特点,能能将流场平衡稳定,降低了涡流、振动和信号噪声,流场稳定性大大提高,使线性度比孔板提升了5~10倍,重复性大大提高,可达到±0.1%,从其综合性能来看,平衡流量传感器属于高档流量传感器行列。
  2、直管段要求低
  平衡流量传感器由于流场稳定,且压力恢复比孔板快两倍,大大所短了对直管段的要求,其前后直管段一般为前3D后1D,最小可以小于0.5D,从而省去大量直管段,尤其是特殊昂贵的材料的管道。
  3、量程比宽
  与传统节流装置相比,平衡流量传感器极大提高了测量量程比。研究结果显示,雷诺数大于时,选择合适的孔径参数,平衡流量传感器无上限,根据工业测量实际应用的需要,常规测量量程比为10:1,选择合适的参数可以做道30:1或更高。
  4、减少永久压力损失
  平衡流量传感器的对称平衡设计,减少了涡流的形成和紊流摩擦,降低了动能的损失,在同样的测量工况下,与孔板相比减少了2.5倍的永久压力损失,接近文丘里管,从而节省了相当大的运行能量成本,是一种节能型仪表,值得大量推广。
  5、耐脏污不易堵
  多孔对称的平衡设计,减少了紊流剪切力和涡流的形成,从而大大降低了滞留死区的形成,保证脏污介质顺利通过多个孔,减小了流体孔被堵塞的机会。
  6、可直接替换孔板
  其与孔板具有相同的使用方法和外形,因此可以直接进行替换,不需要任何配管的变化和相关仪表的更改,很适合全厂能源计量改造中将孔板改为平衡流量传感器。
  7、长期稳定性好
  由于其紊流剪切力的明显减小,大幅度降低了介质与节流件直接的摩擦,其β值长期保持不变,整个传感器无可动部件,因此可以长期保持稳定性。
  8、可测高温高压介质
  平衡流量传感器的性能,使其流速可以从最小到音速,其最小雷诺数可低于200,最大雷诺数大于107;β值可选0.25~0.9。与孔板等节流装置一样,工作温度压力取决于管道和法兰的材质和等级,工作温度可达850℃,工作压力可达42MPa。
  9、可测复杂工况介质
  由于其特殊的结构设计,使其具有特殊的性能,它可以进行气液两相,各种混合气体、各种低温气体、气液两相介质、浆料、多相水流、震动水流、电磁干扰介质和双向流。
  平衡流量传感器最大限度地把流场平衡整流成理想流体,将差压式流量传感器的优势发挥的淋漓尽致。平衡流量传感器几乎适用于所有流体测量,目前广泛应用到石油、化工、冶金、电力、天然气、水处理等行业。

平衡传感器:力平衡加速度传感器( FBA)  第3张

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