浅谈计量检定中加速度计的安装固定

2013-12-10黄振坤

计测技术 2013年1期

黄振坤

(南京晨光集团有限责任公司计量中心，江苏南京210006)

0 引言

加速度计是振动测量中的敏感元件，与被测对象的可靠连接是获得准确测量的基础，不同的连接方式对测量结果会带来一定的影响，处理好下述内容对提高测量的准确性会带来很大的帮助:①加速度计安装在反应振动台的振动特征的位置上;②加速度计尽量刚性地连接在振动台上，测量过程中与振动台保持同步运动，不能脱落或是有迟滞现象;③加速度计通过连接件装卡在振动台上的方式会给测量带来附加的影响;④被测对象是小型振动台，要注意加速度计及固定件的质量对振动台的影响;⑤导线的接地及连接等。

1 加速度计的安装和测量点的布置

加速度计一般是固定在振动台台面中间及四周的位置上，不同的位置，在不同的频率下测得的幅值是有差异的。振动台由主体和部件构成，不合理的安装布点会产生需测主体振动时，却得到部件振动数据的现象，而需测部件的振动时，实际却获得主体的振动数据等错乱现象。例如，振动台通常都带有部件即负载台，负载台的刚性、频率响应等技术性能与振动台主体台面大有不同。针对振动台性能进行计量测试时需测量振动台的主体台面，加速度计安装在台面中间或靠近控制传感器，在台面的工作区域内由中间向四周均匀布置测量点;若针对带载试验进行计量测试，将加速度计安装在负载台和试验对象上进行控制与测量，因此，必须找出能代表被测物所需要研究的位置，合理布点。在测点选定后，除垂直、水平等方向不要装错外，在确定的安装位置，可把加速度计正向装、侧面装或倒装，有时还需要安装在伸出的固定部件上，不论哪种安装连接方式，都要注意避免发生额外的寄生振动，能较真实地反映需测振动的实际情况。

2 加速度计与被测对象的接触和固定

在测振过程中，加速度计要与振动台等被测对象良好接触，由于固定不牢，加速度计产生横向运动甚至脱离安装面，都会造成较大的测量误差。这在一般的位移波形上反应是很清楚的，脱离接触和滑动时，表现为大振幅和长周期的阻尼振动，从这样的信号中很难得到可靠的数据。

加速度计采用固定连接方式(如胶粘、磁铁吸附或是螺纹连接等)装卡在振动台上的，满足下述条件才能使加速度计不脱离振动台面，即

式中:F紧固为加速度计与振动台之间的紧固力;m 为加速度计质量;a 为安装位置的最大加速度。

探针式加速度计是靠手持探针顶在被测振动台面上来进行振动测量的，满足下述条件才能使探针不脱离振动台面，即

式中:F压力为使探针顶住振动台面上所施加的压力;m为加速度计质量;a 为接触位置的最大加速度。

不同的连接方式，产生的紧固力或是施加的压力是有所不同，从而能有效测量的振动幅值和频率范围也就不同。

3 固定件的结构、安装形式和附加振动

有时，加速度计是通过连接件安装在振动台面上的，振动过程中连接件会带来附件的振动，最好使加速度计直接固定在被测对象上，仅在必要时才设置连接件。连接件的自振频率高于被测对象振动频率的5 ～10 倍，其带来的影响可以忽略。

实际上由于测试的需要和安装条件的限制，一定的固定条件和连接方式总是不可能避免的。现介绍几种安装方式:①用刚螺栓;②用绝缘螺栓和云母垫圈;③用永久磁铁;④用胶合剂;⑤用蜡粘附;⑥用手持探针。

这6 种安装方式各有不同特点。第一种安装方法频率响应最好，基本符合加速度计实际校准曲线所要求的条件。若安装面不十分平滑，那么用螺栓拧紧加速度计之前，最好在表面涂一薄层硅润滑脂，以便增加安装刚度。每次使用安装螺栓时，特别注意不要将螺栓完全拧入加速度计基座的螺孔中，不然，会引起加速度计的基座弯曲，影响加速度计的灵敏度。当加速度计和振动体之间需要电绝缘时采用第二种方法。使用绝缘螺栓和薄云母垫圈，因云母的硬度较好，这样频率响应较好。使用时应使垫圈尽可能地薄。第三种方法是使用永久磁铁的吸引力固定，该磁铁也需和振动件电绝缘。第四种方法使用胶合技术时，此种方法很方便，可以灵活移动加速度计，通常使用502 胶水。第五种方法是使用一层薄蜡，将加速度计粘附在振动体的面上，此种安装方式频率响应也较好，但在较高温度下蜡的硬度变小，频率响应会变坏。第六种方法是用手持探针测量，使用可更换的圆头和尖头探针。这种方法适用于快速测试，例如在某些测试地点很多而又不要固定的场合。但是，测试频率不能太高，一般小于1000 Hz 的频率范围。各种安装方式的频率响应如图1 所示。

图1 各种安装方式的频率响应示意图

4 加速度计对被测对象附加质量的影响

对于一些小巧轻型的结构振动或在薄板上测量振动参数时，加速度计和固定件质量引起的额外载荷可能会改变被测对象的原始振动，从而使测得的结果有偏差。因此，在这种情况下应该使用小而轻的加速度计，并估算加速度计质量的影响。因附加质量而改变被测对象的振动频率，这在大型被测对象中并不突出，但对小型的机构振动影响较大，在测试分析中应予以考虑。