RC6000系列壓電式加速度傳感器（下稱(chēng)加速度計(jì)），可廣泛用于航空航天、國(guó)防*、冶金機(jī)械、車(chē)輛運(yùn)輸、橋梁船舶、土木建筑、教學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面的振動(dòng)與沖擊測(cè)量，它具有頻響寬，靈敏度高、橫向靈敏度小和抗外界干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。加速度計(jì)由底座、質(zhì)量塊、敏感元件和外殼組成。加速度傳感器的作用是與電荷放大器配套，真實(shí)復(fù)原被測(cè)信號(hào)。工作原理是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)而制造出的一種機(jī)電換能產(chǎn)品。 

二、參數(shù)說(shuō)明及工作原理

1.電荷靈敏度

加速度計(jì)一般采用PZT壓電陶瓷材料，利用晶體材料在承受一定方向的應(yīng)力或形變時(shí)，其極化面會(huì)產(chǎn)生與應(yīng)力相應(yīng)的電荷，壓電元件表面產(chǎn)生的電荷正比于作用力，因此有   

Q=dF

其中，Q為電荷量，d為壓電元件的壓電常數(shù)，F為作用力。

加速度計(jì)的電荷靈敏度則是加速度計(jì)輸出的電荷量與其輸入的加速度值之比。電荷量的單位取pC，加速度單位為m/s^2­。（1g=9.8m/s²）

2.電壓靈敏度

如果要換算加速度計(jì)的電壓靈敏度，則可用下面公式得到

                         Sq

                   Sa =         （v/ms^-2）

                         Ca

Sq為電荷靈敏度，單位pC/ms^-2；Ca為電容量，單位pF。Sa電壓靈敏度單位V。

3.頻率響應(yīng)

（1）諧振頻率，為加速度計(jì)安裝時(shí)的共振頻率，隨產(chǎn)品附有諧振頻率曲線(xiàn)（低頻傳感器不附圖）。

（2）頻率響應(yīng)一般采用諧振頻率的1/3—1/5。加速度計(jì)頻響在1/3諧振頻率時(shí)，頻響與參考靈敏度偏差≤1dB，（誤差<10%）。頻響在1/5諧振頻率時(shí)，頻響與參考靈敏度≤ 0.5dB（誤差<5%­）。

我公司傳感器頻響均以1/3諧振頻率計(jì)算。

4.zui大橫向靈敏度比

加速度計(jì)受到垂直于安裝軸線(xiàn)的振動(dòng)時(shí)，仍有信號(hào)輸出，即垂直于軸線(xiàn)的加速度靈敏度與軸線(xiàn)加速度之比稱(chēng)橫向靈敏度。

5. 電荷輸出的壓電式加速度計(jì)配合電荷放大器，其系統(tǒng)的低頻響應(yīng)下限主要取決于放大器的頻響。

三、安裝技術(shù)及注意事項(xiàng)

（一）安裝方式

用加速度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，為使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和使用方便，可使用多種方法安裝，現(xiàn)介紹幾種供選用。

1.螺釘安裝

RC6000系列加速度計(jì)有M5、M3安裝孔及傳感器自帶螺栓等形式，以M5孔居多。加速度計(jì)隨產(chǎn)品附有安裝螺釘。使用螺釘安裝，它的使用頻率響應(yīng)可近似原標(biāo)定的頻率響應(yīng)，且稱(chēng)剛性安裝。

螺釘安裝是在允許打孔的被測(cè)物上沿振源軸線(xiàn)方向打孔攻絲。

2.粘接安裝

在被測(cè)物體不允許鉆孔時(shí)，可使用各種粘接劑，如“502”、環(huán)氧樹(shù)脂膠、雙面粘膠帶、橡皮泥。應(yīng)注意，前二種方法的使用頻率接近剛性安裝方法，后兩種一般用于低頻現(xiàn)場(chǎng)，且會(huì)使被測(cè)頻率大大降低。粘接方法不適合沖擊測(cè)量。

我公司經(jīng)試驗(yàn)，“502”膠粘接強(qiáng)度與環(huán)氧膠相近，

3.磁座

磁座的優(yōu)點(diǎn)是不破壞被測(cè)物體，移動(dòng)方便。但是應(yīng)考慮用磁座測(cè)試會(huì)使加速度計(jì)的使用頻率響應(yīng)有所下降（磁座在使用時(shí)要將短路片拆卸掉！），可能低于三分之一。

使用時(shí)應(yīng)先在被測(cè)物上安裝磁座，再擰上傳感器，或者將二者輕輕吸附于被測(cè)物上。沖擊狀態(tài)會(huì)使傳感器產(chǎn)生電荷積累，影響測(cè)試精度。

4.云母片/四氟膜

 云母片安裝有兩個(gè)作用，隔熱、絕緣。對(duì)高溫狀態(tài)試件，可用厚度<0.1毫米的云母片墊置，其加速度計(jì)頻率響應(yīng)會(huì)略有降低。對(duì)試件與加速度計(jì)間的絕緣，云母與四氟是*材料。

5.三向傳感器為螺絲穿過(guò)通孔安裝，側(cè)端螺紋供檢測(cè)或測(cè)試用

（二）注意事項(xiàng)

1.傳感器的底面經(jīng)研磨光潔度<3μm，用戶(hù)也應(yīng)對(duì)被測(cè)構(gòu)件的表面打磨，提高光潔度及平整度。測(cè)試構(gòu)件的安裝孔要配合螺栓確定深度，安裝力矩要合適，在傳感器與構(gòu)件結(jié)合面中，涂上一層硅脂，增加接觸，且對(duì)傳感器的高頻響應(yīng)也會(huì)有所改善

2.安裝工裝及保護(hù)

為適合特殊的現(xiàn)場(chǎng)，有時(shí)要自制一些加速度計(jì)安裝塊。

傳感器如需浮置，可采取絕緣材料的安裝轉(zhuǎn)接塊，使其與被測(cè)物絕緣，或選用絕緣型產(chǎn)品。在潮濕處使用，需對(duì)接線(xiàn)插頭部位采取密封措施，以保證加速度計(jì)的絕緣良好，建議采用703硅膠涂抹。在水中使用要選用防水型產(chǎn)品。

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)安裝可采用保護(hù)罩防護(hù)的安裝形式。

3.振動(dòng)測(cè)量可不必考慮加速度計(jì)極性，沖擊測(cè)量時(shí)，應(yīng)了解后續(xù)三次儀表是否對(duì)極性有要求。

4.用螺安裝的傳感器推薦安裝力矩為3Nm。

5.對(duì)大型超低頻傳感器（如KD14000L/KD12000L）螺釘安裝時(shí)，用手輕擰即可。該類(lèi)傳感器水平任意面均可利用自重進(jìn)行地脈動(dòng)測(cè)試。

四、電    纜

連接加速度計(jì)到電荷放大器的電纜在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，至少要求它在傳遞信號(hào)時(shí)不失真或不引入噪聲。為減少噪聲，必須選擇低噪聲電纜，建議使用本公司配給的低噪聲電纜線(xiàn)。使用中導(dǎo)線(xiàn)不宜晃動(dòng)，以免帶來(lái)低頻干擾

另外，高溫場(chǎng)合應(yīng)訂購(gòu)高溫低噪聲導(dǎo)線(xiàn)。

電纜與加速度計(jì)連接頭抗拉力較小，應(yīng)注意保護(hù)。

五、配套儀器

1.電荷輸出型壓電式加速度計(jì)應(yīng)配合電荷放大器使用。

IC加速度計(jì)可與恒流適配器或自帶恒流電源的數(shù)據(jù)采集器相配。

雙電源型加速度計(jì)可配電源。

要使電荷輸出型加速度計(jì)與具有恒流功能的數(shù)據(jù)采集器相配，應(yīng)采用電荷/IC轉(zhuǎn)換器。

本說(shuō)明書(shū)中未列產(chǎn)品的使用可參照產(chǎn)品介紹，特殊定制產(chǎn)品按雙方協(xié)議。

六、特殊傳感器

（一）內(nèi)置電路加速度計(jì)的使用

內(nèi)置電路加速度計(jì)是將放大電路置于加速度計(jì)內(nèi)，它分四線(xiàn)（正負(fù)電源）、二線(xiàn)（單電源也稱(chēng)IC）。它的基本原理、使用方法可參照壓電加速度計(jì)。

一、IC內(nèi)置電路加速度計(jì)

1、特點(diǎn)

·IC傳感器為雙線(xiàn)制，芯線(xiàn)是電源入和信號(hào)出，外殼是信號(hào)地。傳感器可與任何具有IC輸入端的適調(diào)器（具有恒流特性的適調(diào)器、放大器、采集器）相配

·供電電壓DC：A類(lèi)15V～24V/2mA～20mA（推薦2mA電流工作）

B類(lèi)24V/3～10mA

·輸出電壓5Vp 

·傳感器自身在零振動(dòng)時(shí)有偏置電壓>7V_DC，本公司的KD5200系列恒流源具有隔直流功能。

2、工作原理

如圖，壓電部分工作原理同前，虛線(xiàn)內(nèi)為傳感器部分。晶體片感受振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生輸出電荷，在放大器A和恒流電路的共同作用下,在a處有輸出偏置（動(dòng)態(tài)信號(hào)疊加在偏置上）,信號(hào)經(jīng)過(guò)適調(diào)器內(nèi)的隔直電容C隔離偏置電壓。

3、計(jì)算方法

加速度值的計(jì)算方法和加速度計(jì)的使用極限計(jì)算方法如下：

* 1g=9.8ms^-2

4、使用注意

1）注意供電電壓極性，嚴(yán)禁接反。

2）加速度計(jì)在裝卸時(shí)，嚴(yán)禁帶電操作，以免損壞加速度計(jì)。

3）使用前要檢查連接導(dǎo)線(xiàn)，不能短路。

4）供電電壓不要超過(guò)高限值的10%。

5）不要超量程工作，選購(gòu)與測(cè)量前要估計(jì)測(cè)試值。

6）測(cè)試前，測(cè)試系統(tǒng)（含傳感器）應(yīng)通電預(yù)熱15分鐘。

二、雙電源內(nèi)置電路加速度計(jì)

1、特點(diǎn)

·放大倍數(shù)可調(diào)，輸出零點(diǎn)好

·供電±15V_DC，輸出±10Vp

·四線(xiàn)制（正負(fù)電源、公共地、輸出）

2、計(jì)算

參照IC計(jì)算方法3。

3、使用注意

·供電電壓嚴(yán)禁接反

·注意四線(xiàn)的色標(biāo)和用途，正確安裝。

（二）防水加速度傳感器

KD系列防水加速度傳感器采用壓電原理生產(chǎn)，采用了*的密封技術(shù)和特制低噪聲防水導(dǎo)線(xiàn)。根據(jù)不同水深、測(cè)試要求，可提供相應(yīng)產(chǎn)品。

該產(chǎn)品基本原理和使用可參照KD1000系列說(shuō)明書(shū)執(zhí)行，由于防水系列產(chǎn)品的特殊性，使用中應(yīng)注意如下事項(xiàng)：

1、導(dǎo)線(xiàn)與傳感器相連部分切勿強(qiáng)行折彎、拉、拌。

2、非浮地產(chǎn)品外殼即為信號(hào)地，適合單點(diǎn)測(cè)量。多點(diǎn)測(cè)試時(shí)地回路可能會(huì)引起地干擾，應(yīng)選用浮地型產(chǎn)品。

3、長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)布線(xiàn)時(shí)，應(yīng)每隔幾米加支點(diǎn)固定，以防水流沖擊 ，使導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生晃動(dòng)引入干擾。

4、運(yùn)輸途中應(yīng)將傳感器獨(dú)自包裝，以免長(zhǎng)途顛振磨傷導(dǎo)線(xiàn)。

5、浮地型產(chǎn)品外殼為屏蔽層；多維方向浮地型傳感器地線(xiàn)各自獨(dú)立，互不干擾。浮地型導(dǎo)線(xiàn)采用雙屏蔽，外層屏蔽在測(cè)試時(shí)視干擾情況采取接地選擇。

6、選型時(shí)應(yīng)告知傳感器入水深度。本系列傳感器的產(chǎn)品介紹給出了參考水深。  

七、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與系統(tǒng)接地

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與系統(tǒng)接地是影響測(cè)試準(zhǔn)確的關(guān)健因素之一，特別是現(xiàn)場(chǎng)有強(qiáng)力磁電場(chǎng)（如高電壓、電器起動(dòng)、電機(jī)、電焊等）時(shí)，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)稍有一點(diǎn)疏忽將產(chǎn)生干擾，反映在輸出端（指儀器部分）的將可能是遠(yuǎn)大于正常值的交流噪聲，或是飄忽不定的信號(hào)。

保證整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)只有一個(gè)接地點(diǎn)，是防止地回路的方法之一。如果輸入信號(hào)是多通道的，就需要將加速度計(jì)和放大器對(duì)地絕緣，接地點(diǎn)選擇在讀出裝置的輸入端。盡量減短加速度計(jì)與電荷放大器的導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度。

后級(jí)的電子儀器可以通過(guò)墊絕緣材料與地絕緣,輸入輸出導(dǎo)線(xiàn)外層不要破損，以免產(chǎn)生地回路。選擇電荷放大器上接地/不接地開(kāi)關(guān)，以使系統(tǒng)噪聲zui低。

可特制或采用浮動(dòng)型傳感器，以對(duì)地絕緣。

八、加速度計(jì)的維護(hù)

加速度計(jì)是精密換能儀器，必須妥善保管。為防止跌落時(shí)產(chǎn)生的大沖擊損壞傳感器，尤其是大結(jié)構(gòu)傳感器（如防水型、低頻高靈敏度）要特別注意！

為了保證其壓電傳感器的高阻抗性，要求用戶(hù)使用或儲(chǔ)存?zhèn)鞲衅鲿r(shí)應(yīng)防止水浸、水汽，盡量置干燥處,防止插座部位污染,不得自行拆開(kāi)傳感器。

加速度計(jì)不得超過(guò)在本說(shuō)明書(shū)技術(shù)中規(guī)定的條件下使用，在重要實(shí)驗(yàn)前或大的沖擊、振動(dòng)后，建議對(duì)加速度計(jì)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

加速度計(jì)檢定由國(guó)家計(jì)量*單位負(fù)責(zé)。（一般一年檢查一次）