速度传感器灵敏度：一种振动速度传感器灵敏度系数校验方法

）
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权利要求说明书
说明书
幅图

（
54
）发明名称

一种振动速度传感器灵敏度系数校验方法

（
57
）摘要

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本发明涉及一种振动速度传感器灵敏度系
数校验方法，包括以下步骤：⑴确定校验范围；
⑵确定频率和幅值校验点；⑶安装校验传感器；
⑷设置信号放大器；⑸校验点检测；⑹计算出每
组测试结果的灵敏度系数，求平均值；⑺将所有
频率下的灵敏度系数求平均值，得到最终灵敏度
系数。本发明中，采用多幅值、多频率下多次校
验取平均值的灵敏度计算方法，可以实现对惯性
式速度传感器灵敏度系数进行精确的校验，最大

速度传感器灵敏度：如何标定加速度传感器的灵敏度

如何标定加速度传感器的灵敏度

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1、简介

加速度传感器被广泛应用于振动分析和旋转机械的故障诊断。加速度传感器在使用一段时间后通常需要进行灵敏度校准，但由于传统的校准装置非常昂贵，用户不得不将传感器送到生产厂家去进行校准，这往往需要耗费很长的时间。

MC-20 便携式加速度传感器校准仪正是基于这一需要推出的，它有着加振器和显示屏集成一体的紧凑型设计，体积小巧便携，并且使用干电池供电，可以在短时间内快速校准加速度传感器的灵敏度，非常适合在现场使用。

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2、结构及名称

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3、产品特点

1、标定仪内置了加振器，可以直接读取压电加速度传感器的灵敏度值，

标定过程可以在很短时间内完成。

2、仪器小巧轻便，方便携带和现场使用。

3、可以使用干电池工作，如果在实验室长时间使用也可使用适配器供电。

4、对于电压输出型的加速度传感器，标定仪可提供多种驱动电源。

5、MC-20 标定仪可以记录 100 组传感器的标定数据，也可使用 USB 电缆进行传输。

6、标定仪对于灵敏度较低或者体积很小的加速度传感器也可以进行标定。

7、当和大体积的加速度传感器配套使用时，MC-20 可以当作加振器使用，

并可提供 10m/s2振动加速度。

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4、使用方法

（1）将要校准的加速度传感器安装到加振器上。

请用手直接安装（如果使用扳手安装的话，扳手的力矩不能超过 2.0N?m）。

加振器是用M6丝锥加工的，因此如安装 M6螺丝以外的传感器时，

请使用转换螺丝。此外，也可装上附带的 M6-flat转换螺丝，涂上硅胶润滑油，

贴紧固定后，进行校准。

（2）请将传感器的输出与 input 接头连接。

（3）将电源开关调成 on。

（4）传感器是标准型的情况下，请按下选择开关，使 normal 灯亮起；

传感器是内置前置放大器的情况下，请按下选择开关，使 preamp 灯亮起。

内置前置放大器的驱动电流和主机内控制板设置的电流值不一致时，校准误差会变大。

（5）读取显示器的校准值

标准型的单位是pc/m/s2，内置前置放大器的单位为mV/m/s2。

将电源开关设为on、或切换了选择开关之后，大概 6 秒钟之后显示结果才能稳定。

请将本品放在不易震动、平稳的台子上进行使用。震动较大的情况下，误差也会变大，

显示会不稳定。如果找不到合适的放置场所，请放在手中，平稳的校准。

（6）电池电压不足时，battery low 的指示灯会亮起。

取下电池盖，将 4 节 5 号电池全部换成新的。

（7）传感器重量超过 130 克的话，over load 指示灯会亮起。

该显示灯亮起时，校准误差可能变大。

（8）校准之后，将电源开关调成 off 关闭电源，取下传感器。

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本人标定电荷输出型加速度传感器结果如下：

传感器型号S21C、灵敏度1.63pC/m/s2

本人标定IEPE电压输出型加速度传感器结果如下：

传感器型号PA51C、灵敏度5.08mV/m/s2

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5、技术参数

（1）校准范围： 电荷输出型传感器? 0.00～19.99pC/m/s2

内置放大器的传感器 0.00～19.99mV/m/s2

（2）校准传感器重量： 约 130gm 以下

（3）校准精度： ±（3％＋2digit） （23±5℃）

（4）加振器振动加速度： 4.9m/s2 ± 3％ （23±5℃）

（5）加振器振动频率： 159.2Hz ± 2％

（6）传感器安装螺孔： M6? 深 6.5mm

（7）工作温度范围： 0～＋50℃

（8）存储温度范围： －10～＋50℃

（9）使用电池： 4节5号干电池

（10）电流消耗：最大电流 120mA

（11）电池寿命：连续使用约 8 小时，校准 1500 次左右

（测试条件：校准传感器重 40 克，每次校准时间为 30 秒）

（12）加速度传感器供电： 直流 15V 0.5mA

（13）外形尺寸： 120(宽) X 140(长) X 50(高)mm

（14）重 量： 约 1kg（包括干电池在内）

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※使用重力加速度单位 G 的情况

因为 1G =9.807m/s2，所以如将显示的值扩大 9.807 倍的话，

就可以知道相当于以 G 为单位的灵敏度值。

速度传感器灵敏度：速度传感器

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速度传感器
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单位时间内位移的增量就是速度。速度包括线速度和角速度，与之相对应的就有线速度传感器和角速度传感器，我们都统称为速度传感器。
中文名
速度传感器
分    为
线速度传感器和角速度传感器
应用于
汽车检测市场
结    构
多采用霍尔式结构
目录
1
简介
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velocity
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激光测速
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雷达测速
2
特征
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接触式
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非接触式
3
种类
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前景
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应用
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其他
速度传感器简介
语音
传感器（sensor）是一种将非电量（如速度、压力）的变化转变为电量变化的原件，根据转换的非电量不同可分为压力传感器、速度传感器、温度传感器等，是进行测量、控制仪器及设备的零件、附件。
[1]
速度传感器velocity
在机器人自动化技术中，旋转运动速度测量较多，而且直线运动速度也经常通过旋转速度间接测量。例如：测速发电机可以将旋转速度转变成电信号，就是一种速度传感器。测速机要求输出电压与转速间保持线性关系，并要求输出电压陡度大，时间及温度稳定性好。测速机一般可分为直流式和交流式两种。直流式测速机的励磁方式可分为他励式和永磁式两种，电枢结构有带槽的、空心的、盘式印刷电路等形式，其中带槽式最为常用。
速度传感器激光测速
随着现今精密制造业的崛起和节省成本的需求，非接触测速传感器会慢慢取接触式测速传感器。而现在市场上精度较高、最常用的非接触激光测速传感器就是ZLS-Px像差测速传感器。像差测速传感器有两个端口：一个发射端口，发出LED光源；一个是高速拍照端口，实现CCD面积高速成像对比，通过在极短时间内的两个时间的图像对比，分辨被测物体移动的距离，结合传感器内部的算法，实时输出被测物体的速度。如图所示，①LED光发射口，②摄像接收口，③、④接线端，⑤固定螺孔 。①LED光发射口对着被测物发射出激光，经反射到②摄像接收口，接收到信号后传给信号处理器，通过算法计算出它的速度。ZLS-Px像差测速传感器能同时测量两个方向的速度、长度，不但能觉察被测体是否停止，而且能觉察被测体的运动方向。将传感器固定在稳定的支架上，确保转动物体转动过程不会产生过大的振动，从而能测出转动被测体的转角和转速。
速度传感器雷达测速
雷达测速传感器
传统的测速大多以旋转式运动速度测量和直线运动速度测量，但现实工业自动化中有不少非规律性的测速，比如运动员运动测速，交通车辆测速，高尔夫球速测量等情况下，雷达测速传感器可以满足这些要求。
速度传感器特征
语音
旋转式速度传感器按安装形式分为接触式和非接触式两类。
速度传感器接触式
接触式旋转式速度传感器与运动物体直接接触。当运动物体与旋转式速度传感器接触时，摩擦力带动传感器的滚轮转动。装在滚轮上的转动脉冲传感器，发送出一连串的脉冲。每个脉冲代表着一定的距离值，从而就能测出线速度。
速度传感器
接触式旋转速度传感器结构简单，使用方便。但是接触滚轮的直径是与运动物体始终接触着，滚轮的外周将磨损，从而影响滚轮的周长。而脉冲数对每个传感器又是固定的。影响传感器的测量精度。要提高测量精度必须在二次仪表中增加补偿电路。另外接触式难免产生滑差，滑差的存在也将影响测量的正确性。
速度传感器非接触式
非接触式旋转式速度传感器与运动物体无直接接触，非接触式测量原理很多，以下仅介绍两点，供参考。[1].光电流速传感器叶轮的叶片边缘贴有反射膜，流体流动时带动叶轮旋转，叶轮每转动一周光纤传输反光一次，产生一个电脉冲信号。可由检测到的脉冲数，计算出流速。[2].光电风速传感器风带动风速计旋转，经齿轮传动后带动凸轮成比例旋转。光纤被凸轮轮盘遮断形成一串光脉冲，经光电管转换成定信号，经计算可检测出风速。
速度传感器
非接触式旋转速度传感器寿命长，无需增加补偿电路。但脉冲当量不是距离整数倍，因此速度运算相对比较复杂。旋转式速度传感器的性能可归纳如下：(1).传感器的输出信号为脉冲信号，其稳定性比较好，不易受外部噪声干扰，对测量电路无特殊要求。(2).结构比较简单，成本低，性能稳定可靠。功能齐全的微机芯片，使运算变换系数易于获得，故速度传感器应用极为普遍。
速度传感器种类
语音
(1)光电式车速传感器--由带孔的转盘两个光导体纤维，一个发光二极管，一个作为光传感器的光电三极管组成。一个以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管透过转盘上的孔照到光电二极管上实现光的传递与接收。(2)磁电式车速传感器--模拟交流信号发生器，产生交变电流信号，通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的。输出信号的振幅与磁组轮的转速成正比(车速)，信号的频率大小表现于磁组轮的转速大小。发动机控制电脑或点火模块正是靠这个同步脉冲信号来确定触发电火时间或燃油喷射时刻的。磁电式转速传感器，主要是利用磁阻元件来做转速测量的。磁阻元件有一个特性，就是其阻抗值会随着磁场的强弱而变化。通常磁电式传感器内装有磁性铁，使传感器预先带有一定的磁场，当金属的检测齿轮靠近传感元件时，齿轮的齿顶与齿谷所产生的磁场变化使得传感元件的磁阻抗也跟着变化。但是磁阻元件的阻抗值随温度变化很大，用一个磁阻元件测量转速时，温漂影响非常厉害，这使磁阻元件的应用受到很大的限制。可是我们小野测器的传感器却不同，它采用了2个磁阻元件，不仅补偿了温度的影响，还大大地增强了传感器的灵敏度。
[2]
[2]
上图所示是磁电式转速传感器的原理图，由两个磁阻元件和两个电阻构成的电桥回路，其差动输出信号即检测信号被取出后直接送到DC放大器进行放大。这里简单地把框图再说明一下。为了调整两个磁阻元件的阻抗差异，电桥回路里还加入了可调电位器作为阻抗的平衡调整。平衡电桥的输出接DC放大器。若检测用齿轮采用渐开线齿轮时，输出波形几乎和正弦波差不离。信号经过放大后，被送到整形回路进行整形，使其变成上沿和下沿跳变得更快的矩形波。输出回路采用集电极输出，输出阻抗约为330Ω左右。指示器LED会随着输出波形的Hi、Lo变换而点灭。整个电路由5V电压驱动，电路内有5V电压输出的执行器。电源的输入电压与其他传感器相同，为DC12V±2V。磁阻元件被封装在传感器的顶端，考虑到安装时有方向性，所以在传感器上标有位置对准的记号。
[2]
速度传感器
(3)霍尔式车速传感器--它们主要应用在曲轴转角和凸轮轴位置上，用于开关点火和燃油喷射电路触发，它还应用在其它需要控制转动部件的位置和速度控制电脑电路中。由一个几乎完全闭合的包含永久磁铁和磁极部分的磁路组成，一个软磁铁叶片转子穿过磁铁和磁极间的气隙，在叶片转子上的窗口允许磁场不受影响的穿过并到达霍尔效应传感器，而没有窗口的部分则中断磁场。(4)车轮转速传感器—检测车轮转速并将检测结果输出ECU，主要是的作用是在汽车制动的控制和驱动控制这两方面;(5)发动机转速传感器---检测发动机的转速，通常利用曲轴位置传感器来检测发动机的转速并输出来实现的。用于燃油喷射量、点火提前角、动力传动控制等;
速度传感器
(6)减速传感器---其主要的是要检测汽车在减速的时候的减速速度，也是将这个信号回传到ECU，汽车制动的控制和驱动控制这两方面。(7)车速传感器---通常是直接或者间接检测汽车轮胎的转速来来获得的，主要是体现在我们可以在汽车行驶的时候可以知道自己的行驶的车速。（8）旋转式速度传感器的结构和特征旋转式速度传感器按安装形式分为接触式和非接触式两类。（9）接触式旋转速度传感器结构简单，使用方便，因此传感器使用中必须施加一定的正压力或着滚轮表面采用摩擦力系数大的材料，尽可能减小滑差。
速度传感器前景
咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。
速度传感器
一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。21世纪，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。
速度传感器应用
速度传感器将应用于汽车检测市场现代汽车上一般都装有发动机控制、自动驾驶、ABS、TRC、自动锁车门、主动式悬架、导向系统、电子仪表等装置，这些装置都需要汽车车速信号。因此，测量车运行速度传感器的输出信号准确性和稳定性将对这些控制单元产生极大的影响。汽车速度传感器多采用霍尔式结构，霍尔速度传感器是一种基于霍尔效应的磁电传感器，具有对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应高、抗电磁干扰能力强、结构简单、使用方便等特点。它主要是由特定磁极对数的永久磁铁（一般为4或8对）、霍尔元件、旋转机构及输入/输出插件等组成。其工作原理是当传感器的旋转机构在外驱动作用下旋转时，会带动永久磁铁旋转，穿过霍尔元件的磁场将产生周期性变化，引起霍尔元件输出电压变化，通过后续电路处理形成稳定的脉冲电压信号，作为车速传感器的输出信号。霍尔结构的速度传感器主要电气技术参数包括：输出信号高电压、低电压、占空比、周期、上升时间、下降时间、周期脉冲数等，为了保证产品的性能可靠性，必须在出厂前对这些参数进行定量测试。
速度传感器
集成化与智能化、高效自动测量、软件计算、图形或数表显示测试结果的测试系统越来越受到汽车速度传感器生产企业的青睐。常用的霍尔式车速传感器的性能测量而开发的一种综合检测装置。基于成本考虑，利用微处理器的高速计数器端口作为车速传感器的数据采集，利用软件控制实现对采集数据的计算和图形化显示处理。完成的检测装置具有测试精度高、数据通信可靠、图表化的良好用户界面、抗干扰能力强、检测过程简单直观、系统开发成本低等优点，具有较好的推广市场，因此速度传感器将会在车辆速度检测上有巨大应用前景。
速度传感器其他
带式输送机的速度传感器采用霍尔传感器，其主要是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，霍尔效应自1879年被发现至今已有100多年的发展历史，但其应用是在本世纪50年代，由于微电子学的快速发展，才被人们所重视和推广使用，并且不断地开发了多种霍尔元件。我国从20世纪70年代开始加大研究霍尔元件，经过近几十年的研究和开发，己经能生产各种性能的霍尔元件，例如：普通型、高灵敏度型、低温度系数型、测温测磁型和开关式的霍尔元件。由于霍尔传感器的特点是灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小和耐高温等，所以已经广泛应用于非电量测量自动控制、计算机装置和现代军事技术等各个工业领域。
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参考资料
1.

速度传感器简介
．百度空间[引用日期2013-07-01]
2.

速度传感器原理
．百度文库．2009-12-08[引用日期2015-02-16]

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