加速度传感器的安装指南

1.0前言

祝贺您购买了高质量的YD30加速度传感器，为了确保这个产品的最高性能，在使用这个产品之前，适当了解正确的装配和安装技术是必要的。如果在阅读这本手册后，还有关于这个传感器或其应用的其他问题，请拨打免费热线 021-33880165联系我们应用工程师，或联系您的经销商。

2.0 YD30加速度传感器

这是一种在一片多晶硅上通过微机械加工出加速度敏感元件，它由转换、测量、放大电路组成，属于集成传感器。YD30主要有状态监测，冲击测量和倾斜角测量三大用途，将振动量输出信号经滤波、检波，对设备的振动大小给出精确直观的指示，监测设备是否正常运行。

• 固定电压灵敏度，不用考虑电缆类型和长度

• 低阻抗输出信号，能够在恶劣环境下通过长电缆传输，而信号质量没有损失。

• 两线制低成本同轴电缆，两股导线或双绞线。

• 低噪声、电压输出信号可以和标准的读出器、信号分析仪、记录仪和数据采集设备兼

容。

• 低成本，每通道加速度传感器仅用便宜的、恒流源信号适调仪供电。

• 内在的自我测试特点――检测传感器的输出偏置电压，提供正确的使用指示，如故障条件、电缆故障等。

3.0 安装说明

当选择安装方法时，要考虑每种方法的优缺点。例如位置、测试表面粗糙程度、幅值范

围、易测程度、温度和便携式都是相当重要的特性。然而最重要的和经常被忽略的就是安装方法对加速度计的高频特性的影响。如下图所示图1是6种安装方法，及它们对典型的压电加速度计的性能影响。（注：不是所有的安装方法适用于您的特殊的传感器）。安装配置和相应的图表表明加速度计的高频响应是如何受加在系统上的质量块和/或安装硬度降低影响的。

注意：低频响应不受安装方法的影响。但是用AC耦合信号适调仪和数采一起使用时，当输入阻抗小于1M欧时，会影响传感器的低频范围。有必要请联系厂商代表，获得进一步的帮助。

图1 不同的安装方法对传感器的高频影响

3.1 螺钉安装

这种安装方法要求接触表面光滑、平坦，用于永久或安全可靠安装。当测试高频时也推荐使用螺钉安装。

注：不要试图在曲面、粗糙的、或不平的表面安装，安装不整齐及狭窄的接触表面会明显降低传感器的上限工作频率范围。

步骤1：首先，准备一个光滑、平坦的表面，然后在这个表面中心钻孔，打个安装孔，如图2所示，和安装图是一致的。

图2 安装平面准备

加工好的安装表面推荐的最小光洁度是63uin(0.00016mm)（如果没有准备好测试结构安装面，可考虑用粘接安装作为替代）。检查安装区域应该光滑，没有其他颗粒防碍接触面。

步骤 2：安装前，将安装表面清除干净，涂一薄层油脂、油或类似粘合液体。

图3 安装平安润滑

在安装面的空隙填充一小部分粘合剂，提高振动信号传送能力，增加安装硬度。半永久 性安装，可使用替代的环氧脂或其他粘合剂。

步骤 3：把安装螺钉拧进加速度计的基座上，并手动拧紧（对于有集成安装螺钉的传感器来说，这一步是不需要的），然后，把传感器拧到在测试物体上准备好的打好的孔里，使用扭拒扳手，用推荐的安装扭拒把传感器固定好，可参照后面的安装图。

注：在这一步使用扭拒扳手是很重要的，在指定的扭拒下安装，传感器会和设备充分的 结合，而超过这一扭拒，会导致螺钉损坏。

3.2 粘接安装

粘接安装经常用于临时性安装，或测试物体表面没有为螺钉安装准备好时。例如结剂和

石蜡用于临时安装，性能比较好，而2/3环氧脂和快粘胶（特级胶水）更适用于永久性安装。这两种方法都用于粘接安装，可以通过粘接安装座（下面方法1）或直接粘接安装（下面方法2）。

注：粘接安装传感器经常会有高频范围的降低，通常来讲，光滑的表面和牢固的粘接会产生最好的高频响应。

方法1――粘接安装座

这种方式是把底座固定在测试结构上，然后把传感器固定在底座上，使用这种方法容易拆卸传感器，而且，许多底座经过工艺处理，能够提供电气绝缘，消除地面回路影响，降低来自测试物体表面的电气干扰。

步骤1：准备一个光滑、平坦的表面，通常最小的表面光洁度 63uin(0.00016mm)工作效果最好。

步骤2：根据上面提到的螺钉安装程序步骤 2和步骤 3 相应规则，把传感器用螺钉固定在合适的粘接安装座的平面一侧。

步骤3：把一小部分粘合剂放在安装底座的底下（底座底下一侧是可识别的用于接受粘接剂的闭纹），把底座按压牢固。

图4 安装底座：粘贴安装

方法2――直接粘接安装

对于空间有限或者方便安装来说，大多数传感器可以直接粘接安装在测试结构上（带有集成安装螺钉的除外）。

步骤1：准备一个光滑平坦的安装表面，通常最小的表面光洁度 63uin(0.00016mm)工作效果最好。

步骤2：把一小部分粘接剂放在传感器下面，把传感器固定好。要注意过量的粘合剂会让移除传感器变得很困难。同样，使用粘合剂会防碍传感器将来用螺钉安装，在传感器基座上打孔。

图5 直接粘贴安装

3.2-1 粘接安装清除（石蜡除外）

注：拆卸工具应避免损坏传感器。

为避免损害传感器，拆掉传感器前要使用脱粘剂。因有许多粘合剂在使用（如特级胶水、牙科粘固粉、环氧脂等），没有通用的脱粘剂可用。在操作前，需要和制造厂商联系，使用他们推荐的脱粘剂。脱粘剂要和粘合剂发生反应，一定要穿透表面，因此建议在拆掉传感器之前要等几分钟。

把脱粘剂放好后，如果传感器有六边型基座或方型基座，要使用通用扳手或为水滴型传 感器提供的清除工具，手动轻微用力把传感器从测试结构上拿下来。

3.3 磁性安装

磁性安装是一种方便、快捷的测量方法，通常用于机械状态监测、预先维护、抽查、及

振动应用。注：要获得可靠的测量，正确的磁座选择和充分准备安装表面是非常重要的，特别是在高频测试。安装不好会导致传感器频率范围降低50％。 不是每个磁座适合所有应用。例如，通常使用稀土磁座，由于这类磁座吸力高；平面磁座用在光滑、平坦的表面；双轨磁座用于曲面如发动机外壳和管道。在非磁性或粗糙表面的情况下，首先推荐用焊接、环氧脂、或把钢性安装座粘到测试面上，这就为安装提供了一个光滑的位置，确保在这个位置能进行充分的测量。

图6 磁座类型

步骤1：准备一个光滑、平坦的表面，通常最小的表面光洁度 63uin(0.00016mm)工作效果最好。表面清洁后，检查粗糙度，放一薄层硅脂、机油、或类似的粘合液。

步骤2：选择正确的磁座类型后，检查磁座，确认安装表面是平坦光滑的。

步骤3：根据上面螺钉安装程序步骤3要求，把传感器安装在合适的磁座上。

步骤4：为避免损害传感器，通过“摇动”或“滑动”磁座，把磁座/传感器安装在准备好的测试表面上。

图7 磁座安装

警告：加速度计的磁性安装会有潜在的产生非常高的（非常有破坏性的）加速度(g)值，要防止这种损坏，一定要非常小心，把整体轻轻摇动到合适的安装位置。如果特别关注冲击，使用带有内置冲击保护的传感器。要获得进一步的帮助，请联系厂商。

3.4 手持或探头安装

大多数应用不推荐这种方法，这种方法不能保证在低频（<5Hz）和高频（>1kHz）范围内的精度和可重复性。它通常仅用于机械状态监测，当安装空间受限时，或其他便携式的振动应用。但是，这种方式较适合于选择长期监测测点时，探测最大振动点，以找到合适的监测点。

4.0 电缆

在任何测试系统中，电缆连接总是非常重要的，是获得可靠高精度数据的关键环节。由于振动试验的特性，电缆最容易疲劳和损坏。良好的电缆布线安装经验将增加电缆的使用寿命，但是不论如何，振动测试中电缆都是易损件，强烈建议在测试过程中，保证手边有备用电缆，以随时替换损坏的电缆。

步骤1：确定选好正确的电缆类型。一种电缆类型不能满足所有的应用。PD30加速度传感器使用普通的2线制或同轴电缆，特殊的低噪声电缆用于高阻抗、电荷输出传感器。要求符合 CE的应用，必需使用低噪声电缆。工业应用经常要求使用带屏蔽的双绞线电缆，来降低电动发动机和机器附近存在的EMI和RFI的影响。带防护套的TEFLON电缆是适用于腐蚀环境和高温场所。请联系振动部门或代表处为您的应用特别推荐最适合的电缆。

步骤2：把电缆连接到传感器上通常，我们推荐在电缆接头的螺纹内涂抹螺纹胶，避免振动过程中电缆接头松开。在潮湿，有油污或者粉尘的环境里，电缆的接头应该使用橡胶密封带，O型圈或者热缩管做防护处理

同轴电缆：确保电缆接头的针插入传感器接头插槽内，然后旋转电缆接头的活动外皮，直到拧紧为止。

注：拧接头的时候不要让电缆接头固定不动，而去旋转传感器，只会导致电缆接头的插针过分摩擦，而缩短电缆接头的寿命。

多针接头：确保电缆接头的所有插针插入传感器接头插槽内，然后旋转电缆接头的活动外壳，直到拧紧为止。

裸线连接：某种微型和冲击传感器带有轻型电缆，是裸线连接，这类连接降低总重量和冲击条件下连接断续的影响。当电缆或连接故障时，可以在现场通过焊接把把线焊在传感器接头管脚上，（查看安装图确认信号和地管脚）。在许多情况下，用热缩管或环氧脂保护焊点是很有帮助的。

注：如果没有经验连接裸线引线，请联系上海测振公司。由于焊接过热而导致的内部电子器件损坏这类的故障不在质保期内。

步骤3：把传感器电缆向信号适调仪方向布放，注意不要让电缆和接头承受拉应力。按照规则的间隔使用胶条，线扣或者线夹把电缆固定在测试表面，避免测试过程中拉坏电缆。

一些简单的措施在布放过程中能起到避免电缆损坏和降低电噪声的作用。比如，不要把电缆靠近高压线。不要让电缆布放在地板或人经常行走的位置，避免踩坏电缆。为了避免地回路，屏蔽电缆应该把屏蔽层在信号适调仪单端接地，避免多点接地。

步骤 4：最后，把电缆连接到信号适调仪上。一个好的测试习惯是：在把电缆接入设备之前，先短接信号管脚和地管脚（也可以是接头外壳），以释放电缆内部积蓄的电荷。

5.0 供电

所有的PD30加速度传感器要求正确的恒流源激励，不正确的供电会损坏传感器。推荐使用上海测振提供的信号适调仪或其他支持ICP传感器的设备进行供电。系统原理图请参见图8。

注意：由于使用不正确或上海测振没有许可的激励源供电引起内部电路损坏，不在保修范围内。

图8 典型系统连接图

供电电路由一个恒流二极管和 18-30V 直流电路组成。激励电流通过一个限流电路给 PD30加速度传感器提供合适的激励。通常，电池供电的信号适调仪适合于需要便携，低噪声的测量应用，而在线电源供电的信号适调仪适合于长期监测。

注：不要给PD30加速度传感器直接加上没有经过恒流二极管或其他电路限流的电压，它一定会损坏传感器内部的电路。这类仪器包括欧姆表、万用表和连续测试器，不要用万用表直接测量传感器的内阻。信号适调仪通常都有故障显示表或者LED，通过测量传感器的输出偏置电压，来指示传感器及电缆的故障状态。常规情况，指示表在黄色区域表示开路；绿色区域表示工作正常；红色区域表示短路或者过载。最后，通过一个隔直电容从输出信号中去除传感器输出的偏置直流电压，输出零点交流耦合的信号，兼容大多数的数据记录设备。

注意：有的时侯，由于传感器的输出偏置电压过低，导致信号适调仪显示表指示到红色区域，但这是系统工作正常。如果发现这种情况，在信号适调仪的输入接口处使用一个T型转接头（三通），用万用表检查偏置电压是否正常。

注意：如果后端采集设备输入阻抗接近1G欧（当碰到A/D转换器时），可以在采集设备输入端并联一个1M欧的电阻，减少系统开机稳定时间和消除信号漂移的影响。目前，绝大多数FFT分析仪，数据采集卡，数据采集仪以及记录仪已经集成了ICP激励电路，支持直接接入ICP传感器。

但是，在使用之前，请先检查后端仪器输出的电压和电流是否在传感器可接受的限制内（查看附页参数表）。请联系厂家查看产品说明书以获得更多信息。

6.0 使用

系统设置好后，接通信号调理器，对于整个系统需要1到2分钟的时间稳定。信号适调仪上的指针（或LED显示）应该在绿色区域，这表明操作正确，可以开始测量。如果显示故障状态（红色或黄色显示），首先检查系统的连接，然后检查电缆和信号适调仪的功能，如果系统仍然不能正确使用，请联系工程师。

注：使用加速度计要在附上的技术参数页的限制内使用，超过这些参数使用会导致传感器临时或永久性的损坏。

7.0 加速度计校准

加速度计校准提供可定义的精确度，被测的物理量和传感器的电气信号的连接，另外，也决定其他有用的信息如使用限制、物理参数、电气特性、或环境影响。没有这种连接，分析数据近乎是不可能的任务。幸运的是，大多数传感器厂家提供校准记录，证明每个传感器正确的特性。（数据类型和数量的变化取决于厂家、传感器类型、约定的规则、和其他特殊要求）。

在正常情况下，压电传感器是非常稳定的，已校准过的性能特性随着时间的流逝不会改变。然而，恶劣环境会影响传感器，导致传感器临时性或永久性损坏，会使传感器的动态特性超过指标规定的使用范围，表现在各种方面，如：由于晶体损坏传感器的谐振会改变；由于绝缘阻抗的降低而引起的临时性低频测量能力丧失；由于高机械冲击引起的内置微电路故障。

由于这些原因，要为每个加速度计确定重新校准周期，这个进度表是唯一的，基于各种因素，如使用程度、环境条件、精度要求、从以前的校准记录得到的趋势信息、约定校准、与其他设备“相互校准”的频率、制造厂商推荐信息，和错误读数有关的任何风险。

国际标准，如 ISO10012-1 为大多数测量设备提供了重新校准时间间隔的方法。在正常情况下，上海测振建议压电加速度计 12－24 个月为重新校准周期。

注：在测量前后，使用手持式的校准仪或其他校准设备检查每个传感器的性能是很好的习惯。上海测振手持校准仪在固定频率下提供一个已知的幅 值（1.0g）,可以快速检查传感器的灵敏度。

7.1 重新校准服务

上海测振为我们的压电加速度计和其他厂商生产的传感器提供重新校准服务。

7.2 背对背校准理论

许多公司选择购买需要的设备，自己在房间内完成重新校准，这可以节省时间和成本，也是由于不正确的读数而进行重新校准。因此，这本资料提出了背对背校准技术总的看法，防止客户在校准时出现错误。这种技术为宽范围的频率范围内标定测试加速度计灵敏度提供了快速容易的方法。背对背校准也许是校准压电加速度计灵敏度最通用的方法，这个方法是和之前校准过的加速度计进行对比，是典型的以参考标准为参考的。

图9 参考标准加速度计

这些高精度的设备直接可溯源到认证的标准实验室，具有高的稳定性，测试传感器也一样。把测试加速度计安装在参考标准上，和合适的振动源相结合，两个传感器会发生振动，数据对比如下图10。（根据待校准的加速度传感器的类型和数量，测试连接会有改变）。

图10 典型背对背校准系统

由于两个传感器的加速度是一样的，输出比（VT/VR）也是灵敏度比,参考标准（SR）的灵敏度已知，测试传感器（ST）正确的灵敏度很容易通过下面的等式计算：ST=SR(VT/VR) 由于振动频率的变化，传感器也可以在整个工作频率范围内进行校准，未带滤波器的加速度计典型的响应如图11所示。

图11 电影测试加速度计响应

7.3 准备程序

校准时要注意，确保结果的精确性和可重复性。这部分是关于主要问题的简单说明。由于背对背校准技术要求每个传感器所检测的加速度值是相同的，所以把测试传感器正确安装在参考标准上是必要的。带安装孔的传感器直接在推荐的安装扭拒下用螺钉安装在参考标准上，带有肩部的安装螺钉防止螺钉从孔里掉下。根据厂商的技术要求，两个安装面都应打磨好，并且是光滑、平坦的，在安装面之间放一薄层硅脂，把缝隙填满，以增加安装硬度。首先把电缆固定好，连到振动仪端部，降低电缆的运动，当测试电荷输出传感器时，这是特别重要的，防止大量的运动或压力传送到系统里。典型的连接如下图 12 所示。

图12 典型校准装置图

粘接安装传感器用类似的方法，然而，在这种情况下，是使用一小部分快粘胶或类似的临时粘合剂，把测试传感器固定在光滑、平坦的参考标准安装面上。除安装之外，选择正确的设备是重要的。要考虑到更重要的：1）参考标准必须详细说明并在整个固有幅度/频率范围内校准过；2）振动仪应当具有最小的横向运动和失真；3）仪表的质量，信号发生器，和其他设备，以便于在允许的误差范围内使用。

7.4 共同的错误

大多数的校准过失是因忽略了一些最基本的动态原理。这一部分主要提出一些需要注意的地方。对于螺钉安装传感器来说，把传感器直接安装在 参考标准上，要确保安装表面是光滑、平坦的，没有任何粗糙部分，在安装界面要使用粘合剂，如硅脂以获得高的安装硬度，要根据厂商推荐的安装扭拒来安装传感器。不要在中间使用任何的安装适配器，这会降低安装谐振频率，进而影响传感器的高频性能，如果必须使用，要用螺钉。

图13 螺钉安装

对于粘接安装传感器，使用一薄层临时性的粘合剂如快粘胶或特级胶水，不要使用大量的胶水或环氧脂，这会降低安装硬度，影响传感器高频性能，当拆卸传感器时也许会损坏传感器。

图14 错误的粘贴安装

三向加速度计应当总是直接安装在参考标准上。如果没有特别要求，不要使用适配器沿着运动的轴向重新调节传感器的方向，这会改变安装硬度，由于“悬臂”影响，测试传感器的敏感元件检测到的振动会和参考标准的振动不同，如图15。

图15 三向加速度计螺钉安装（错误）

理解了背对背校准的限制，不要期望校准的不确定度会好于±2％。（实际上，不确定度也许会高到±3％或±4％，在频率<10Hz 或>2kHz时。）在每次校准之前，根据厂商提供的正确的系统参数来检查测试传感器，校准系统，和另一个加速度计。

7.5 结论

没有充分理解动态测试、决定测什么、什么时候、怎样测试传感器是一项困难的任务。因此，每个使用者必须权衡成本、时间和自己校准与使用可认证的实验室服务有关的风险。

8.0 服务

请参照包含在本手册里的补充信息，关于质保、服务、维修和退货等信息。当出现意外的测量问题时，请联系上海测振自动化仪器有限公司。

上海测振自动化仪器有限公司

上海市闵行区都会路1699号22幢B座4楼

电话：021-33880165 021-34713719 021-34713720 133 3185 7833

Website:www.cz-dianwoliu.com