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【涨姿势】低应变检测传感器的知识你造吗?

(2015-07-28 09:31:08)
标签:

低应变检测

传感器

加速度传感器

低应变传感器

分类: 技术交流

    测量桩顶响应的加速度传感器或磁电式速度传感器,其幅频曲线的有效范围应覆盖整个测试信号的主体频宽。

1、加速度传感器

加速度传感器的性能指标应符合下列规定:

1)灵敏度应大于20mV/g100pC/g

2)量程应大于20g

3)安装谐振频率应大于10kHz

4)横向灵敏度应小于5%

2、磁电式速度传感器

磁电式速度传感器的性能指标应符合下列规定:

1)电压灵敏度宜大于200mV/cm/s);

2)固有频率宜小于30Hz

3)安装谐振频率应大于1500Hz

低应变反射波法中常用的传感器有加速度传感器、速度传感器。速度传感器的动态范围一般小于60dB;而加速度传感器的动态范围可达到140160dB的动态范围。加速度传感器可满足反射波法测桩对频率范围的要求,速度传感器则应选择宽频带的高阻尼速度传感器。由于反射波法测试的依据是速度时程曲线,使用加速度传感器还需要对测得的加速度信号积分一次从而得到速度信号。实践表明:除采用小锤硬碰硬敲击外,速度信号中的有效高频成分一般在2000Hz以内。但这并不等于说,加速度计的频响线性段达到2000Hz就足够了。这是因为,加速度原始信号积分后的速度波形中要包含更多和更尖的毛刺,高频尖峰毛刺的宽窄决定了它们在频谱上占据的频带宽窄和能量大小。事实上,对加速度信号的积分相当于低通滤波,这种滤波作用对尖峰毛刺特别明显。当加速度计的频响线性段较窄时,就会造成信号失真。所以,在±10%幅频误差内,加速度计幅频线性段的高限不宜小于5000Hz,同时也应避免在桩顶敲击处表面凹凸不平时用硬质材料锤(或不加锤垫)直接敲击。

高阻尼磁电式速度传感器固有频率在10Hz20Hz之间时,幅频线性范围(误差±10%时)约在20Hz1000Hz内,若要拓宽使用频带,理论上可通过提高阻尼比来实现。但从传感器的结构设计、制作以及可用性来看却又难于做到。因此,若要提高高频测量上限,必须提高固有频率,势必造成低频段幅频特性恶化,反之亦然。同时,速度传感器在接近固有频率时使用,还会引起相频非线性问题。此外由于速度传感器的体积和质量均较大,其安装谐振频率受安装条件影响很大,安装不良时会大幅下降并产生自身振荡,虽然可通过低通滤波将自振信号滤除,但在安装谐振频率附近的有用信息也将随之滤除。综上所述,高频窄脉冲冲击响应测量不宜使用速度传感器。

建议低应变动力检测采用的测量响应传感器为压电式加速度传感器。根据压电式加速度计的结构特点和动态性能,当传感器的可用上限频率在其安装谐振频率的1/5以下时,可保证较高的冲击测量精度,且在此范围内,相位误差完全可以忽略。所以应尽量选用自振频率较高的加速度传感器。

加速度传感器及速度传感器的比较。

      加速度传感器及速度传感器的比较                  

 

 

加速度传感器

速度传感器

固有频率fn

高频端,>15kHz

低频端,4.5~100Hz

频带宽度

几赫兹~1/3fn

fn~1500Hz

安装谐振频率

>10kHz

>1.5kHz

灵敏度

电压灵敏度:>20mV/g

电荷灵敏度:>100pC/g

桩长增加,宜选择较大的灵敏度

>300mV/(cm/s)。桩长增加,宜选择较大的灵敏度

输出信号

高阻抗电荷输出,需转换,系统可靠性较差,干扰因素多

电压信号,无需转换,可长距离传输

适用条件

范围较大

不适宜于浅部缺陷或长桩

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