一种应用于振动传感器的自检定装置及其自检定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于振动传感器的自检定装置，包括信号发生器、运算放大器、信号测量模块和信号处理模块；所述信号发生器的输出端与运算放大器的正相输入端连接；所述运算放大器的输出端与待测振动传感器的输入端连接；所述信号测量模块的输入端与待测振动传感器的输出端连接，并将待测振动传感器的输出电压信号传送到信号处理模块；待测振动传感器的自检测线圈和所述信号测量模块的另一输入端分别与运算放大器的反相输入端连接。本发明专利技术消除了耦合电感对待测振动传感器的输出电压信号的影响，使测量的输出电压信号更加准确；并且在工作现场即可实现检定，结构简单、便于携带。本发明专利技术同时还提供一种应用于振动传感器的自检定方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及振动计量校准领域，尤其涉及一种应用于振动传感器的自检定装置及其自检定方法。
技术介绍
振动传感器作为工程振动量的测量仪器，广泛应用于各个领域；尤其是基于磁感应原理的磁电式振动传感器，因其可将输入的运动速度变换成易于测量的电信号而受到越来越多人的重视。磁电式振动传感器内通常设有测量线圈和校准线圈；所述测量线圈等效为一电阻；所述校准线圈等效为电感和电阻的串联，该电感为一耦合电感；该磁电式振动传感器输出的电压与其实际测量的振动信号满足如下公式：es2y=-GsW1W2+W3]]>W1＝(s2+2Dns+n2)W2=(RsCs+1+RsR)]]>W3=G2mR(RCs+1)s]]>n2=km]]>2Dn=bm]]>式中，e表示磁电式振动传感器输出的电压值，单位符号：V；y表示磁电式振动传感器实际测量的振动位移信号，单位符号：mm；G表示磁电式振动传感器的测量线圈机电耦合系数值；s表示拉普拉斯算子；b表示磁电式振动传感器的阻尼比；m表示磁电式振动传感器可动部分的质量；Rs表示磁电式振动传感器的测量线圈内阻，单位符号：Ω；C表示磁电式振动传感器反馈网络等效电容值，单位符号：F；R表示磁电式振动传感器内部的接地电阻，单位符号：Ω；k表示磁电式振动传感器的弹性元件刚度。因此，通过测量磁电式振动传感器输出的电压即可间接测量并获得工程振动物理量，直观、方便、快捷。但是，磁电式振动传感器使用一段时间后，其测量的信号将会变得不再准确，此时则需要对磁电式振动传感器进行检定。现有的磁电式振动传感器的检定大都是基于实验室的方法，即需要将磁电式振动传感器拆卸下来送到实验室进行检测。而大量的磁电式振动传感器常年安装在测试现场，且处于在线监测状态，无法拆下送至实验室进行检测。例如，我国地震台网有超宽频地震计20台，甚宽频地震计125台，区域地震台网有甚宽频地震计44台，宽频地震计628台，短周期地震计120台，若干台阵和火山地震台网配有51台地震计，另有流动数字地震台网配有800套地震仪器；地震系统及其它部门和企业在自由场地及建筑物、桥梁、大坝等工程结构上布设了2000多个强振动观测台站，布设有各种型号的三向加速度计和记录仪，另外还有数百台的流动观测设备。在这些工程测振领域，工程结构的健康检测、机械设备的实时监测等都要求了这些振动传感器必须长期不间断的处于在线检测状态，很难送到实验室进行检测。此外，实验室内对磁电式振动传感器进行检定时，通常直接向待测磁电式振动传感器内输入标准电压信号来检定，再通过计算磁电式振动传感器输出的电压与其输入的标准电压的比值来检定待测的磁电式振动传感器的状态，具体的，待测磁电式振动传感器输出的电压与输入的标准电压满足如下公式：eu=GG2s(W4W1+G22s)W2+W3W4]]>W4＝m(Rs2+L2s)式中，e表示磁电式振动传感器输出的电压值，单位符号：V；u表示磁电式振动传感器输入的标准电压，单位符号：V；Rs2表示磁电式振动传感器的校准线圈内阻值，单位符号：Ω；L2表示磁电式振动传感器的校准线圈的等效电感，单位符号：H。由上述公式可知，待测的磁电式振动传感器输出的电压与输入的标准电压的比值与传感器的校准线圈的等效电感有关，而由于该等效电感为一耦合电感，当改变输入的标准电压信号时，该耦合电感也会发生改变，进而使得测量的待测振动传感器的输出电压发生变化甚至不再满足上述公式，从而影响了检定的准确性。因此，如何准确确定磁电式振动传感器是否处于正常的工作状态，一直是工程界有待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于振动传感器的自检定装置，其无需将待测振动传感器移送至实验室，在工作现场即可实现准确检定。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种应用于振动传感器的自检定装置，包括信号发生器、运算放大器、信号测量模块和信号处理模块；所述信号发生器的输出端与所述运算放大器的正相输入端连接；所述运算放大器的输出端与待测振动传感器的输入端连接；所述信号测量模块的输入端与待测振动传感器的输出端连接，并将待测振动传感器输出的电压信号传送到所述信号处理模块；待测振动传感器的自检测线圈与所述运算放大器的反相输入端连接，所述运算放大器的反相输入端接地；所述信号测量模块的另一输入端与运算放大器的反相输入端连接，并将测量的标准电压信号传送到所述信号处理模块。相比于现有技术，本专利技术通过运算放大器将信号发生器输出的正弦电压信号转换为电流信号，并以恒定电流的形式输入到待测振动传感器内，消除了耦合电感对待测振动传感器的输出电压信号的影响，使测量的待测振动传感器的输出电压信号更加准确，进而确保了检定的准确性；并且本专利技术提供的自检定装置无需将待测振动传感器移送至实验室检定，在工作现场即可实现检定，结构简单、便于携带。进一步地，所述信号测量模块为一具有多个输入输出端口的数据采集卡。进一步地，所述信号发生器为一DA芯片。进一步地，当待测振动传感器处于速度档时，待测振动传感器输出的电压和信号发生器输出的标准电压呈正比且满足：eu=GG2RmsW1W2+W3]]>W1＝(s2+2Dns+n2)W2=(RsCs+1+RsR)]]>W3=G2mR(RCs+1)s]]>n2=km]]>2Dn=bm]]>式中，e表示待测振动传感器输出的电压值，单位符号：V；u表示信号发生器输出的标准电压值，单位符号：V；G表示待测振动传感器的测量线圈机电耦合系数值；G2表示待测振动传感器的校准线圈机电耦合系数值；R表示待测振动传感器的接地电阻值，单位符号：Ω；m表示待测振动传感器可动部分的质量，单位符号：kg；s表示拉普拉斯算子；b表示待测振动传感器的阻尼比；C表示待测振动传感器反馈网络等效电容值，单位符号：F；k表示待测振动传感器的弹性元件刚度，单位符号：N/m；Rs表示待测振动传感器的测量线圈内阻，单位符号：Ω。进一步地，当待测振动传感器处于速度档时，待测振动传感器输出的电压和信号发生器输出的标准电压满足：f×e′u′=f×GG2RmsW1W2+W3]]>式中，f信号发生器输出的校准频率，单位符号：Hz；u’表示待测振动传感器的工作档位处于加速度档时，信号发生器输出的标准电压，单位符号：V；e’表示待测振动传感器的工作档位处于加速度档时，待测振动传感器输出的电压，单位符号：V。本专利技术还提供一种应用于振动传感器的自检定方法，包括如下步骤：步骤1：设置一与信号发生器输出端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于振动传感器的自检定装置，其特征在于：包括信号发生器、运算放大器、信号测量模块和信号处理模块；所述信号发生器的输出端与所述运算放大器的正相输入端连接；所述运算放大器的输出端与待测振动传感器的输入端连接；所述信号测量模块的输入端与待测振动传感器的输出端连接，并将待测振动传感器输出的电压信号传送到所述信号处理模块；待测振动传感器的自检测线圈与所述运算放大器的反相输入端连接，所述运算放大器的反相输入端接地；所述信号测量模块的另一输入端与运算放大器的反相输入端连接，并将测量的标准电压信号传送到所述信号处理模块。

【技术特征摘要】
1.一种应用于振动传感器的自检定装置，其特征在于：包括信号发生器、运算放大器、信
号测量模块和信号处理模块；所述信号发生器的输出端与所述运算放大器的正相输入端
连接；所述运算放大器的输出端与待测振动传感器的输入端连接；所述信号测量模块的
输入端与待测振动传感器的输出端连接，并将待测振动传感器输出的电压信号传送到所
述信号处理模块；待测振动传感器的自检测线圈与所述运算放大器的反相输入端连接，
所述运算放大器的反相输入端接地；所述信号测量模块的另一输入端与运算放大器的反
相输入端连接，并将测量的标准电压信号传送到所述信号处理模块。
2.根据权利要求1所述的应用于振动传感器的自检定装置，其特征在于：所述信号测量模
块为一具有多个输入输出端口的数据采集卡。
3.根据权利要求1所述的应用于振动传感器的自检定装置，其特征在于：所述信号发生器
为一DA芯片。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的应用于振动传感器的自检定装置，其特征在于：
当待测振动传感器处于速度档时，待测振动传感器输出的电压和信号发生器输出的标准
电压呈正比且满足：
eu=GG2RmsW1W2+W3]]>W1＝(s2+2Dns+n2)
W2=(RsCs+1+RsR)]]>W3=G2mR(RCs+1)s]]>n2=km]]>2Dn=bm]]>式中，e表示待测振动传感器输出的电压值，单位符号：V；u表示信号发生器输出的
标准电压值，单位符号：V；G表示待测振动传感器的测量线圈机电耦合系数值；G2表示
待测振动传感器的校准线圈机电耦合系数值；R表示待测振动传感器的接地电阻值，单位
符号：Ω；m表示待测振动传感器可动部分的质量，单位符号：kg；s表示拉普拉斯算子；
b表示待测振动传感器的阻尼比；C表示待测振动传感器反馈网络等效电容值，单位符号：
F；k表示待测振动传感器的弹性元件刚度，单位符号：N/m；Rs表示待测振动传感器的
测量线圈内阻，单位符号：Ω。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的应用于振动传感器的自检定装置，其特征在于：
当待测振动传感器处于速度档时，待测振动传感器输出的电压和信号发生器输出的标准
电压满足：
f×e′u′=f×GG2RmsW1W2+W3]]>式中，f信号发生器输出的校准频率，单位符号：Hz；u’表示待测振动传感器的工
作档位处于加速度档时，信号发生器输出的标准电压，单位符号：V；e’表示待测振动
传感器的工作档位处于加速度档时，待测振动传感器输出的电压，单位符号：V。
6.一种应用于振动传感器的自检定方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：匙庆磊，陈红江，柏文琦，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，湖南省计量检测研究院，陈红江，匙庆磊，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23