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加速度感測器和聲發射感測器可以互相代替嗎?

由於機緣巧合,同時接觸了聲發射和振動兩種技術,所以對聲發射感測器和加速度感測器都有略知皮毛的了解,下文說的加速度感測器是指壓電型加速度感測器(加速度感測器有好幾種,其他的我不了解)。

1、從感測器結構上來說,聲發射感測器和加速度感測器有不同。

不同類型聲發射感測器的結構在這裡講述過,此處不再累述,選取諧振式的感測器作為說明。

聲發射感測器的工作原理是什麼? - 知乎專欄

加速度感測器是壓電陶瓷加質量塊的結構。

2、從感測器輸出上來說,聲發射感測器和加速度感測器有不同。

加速度感測器是將加速度值轉換成電荷(非內置前放),輸出的電荷量和振動質點的加速度成正比。靈敏度的單位是pC/m/s2;

Q=d*F

F為壓電陶瓷受到質量塊的作用力,d為壓電陶瓷的壓電常數,Q為壓電陶瓷兩端積聚的電荷;

F=m*a

F為質量塊對壓電陶瓷的作用力,m為質量塊的質量,a為質量塊的加速度,即振動系的加速度;合併上面兩式可得

Q=d*m*a

當加速度感測器確定之後,Q和a在感測器的測量範圍之內成線性比例,通過測量Q值得到加速度值a;對於內置放大型的加速度感測器,上述公式變為

U=k*d*m*a

U為輸出電壓,k為電荷放大率;

而聲發射AE感測器的輸出是和振動粒子的速度成正比,靈敏度是mV/m/s;

U=k*v

其中U是輸出電壓,v是質點振動速度,k為感測器靈敏度。其輸出電壓處理能間接反映質子的振動規律外,並沒有直接的物理意義與之對應。

3、從靈敏度上來說,聲發射感測器和加速度感測器有不同。

在最大使用加速度範圍內,在信號頻率範圍內,加速度感測器的靈敏度是一個固定值,所以可以通過檢測輸出電壓/電荷換算出加速度值。

聲發射感測器的靈敏度沒有一個固定的值,用一個響應曲線來表示。對於不同頻率的信號,靈敏度不同。

4、使用頻段不同。

加速度感測器主要用在低頻信號,聲發射感測器主要用在高頻信號,一般以20k為分界。

5、安裝方式的不同。

加速度感測器要求感測器和待測物形成一個振動系,所以感測器最好的耦合方式是用螺絲緊固到待測物上;

聲發射感測器只需要塗抹耦合劑後用夾具耦合到材料表面即可;

6、加速度感測器能不能用來做聲發射實驗?

聲發射實驗中有一個叫做斷鉛實驗,用以模擬信號源。如果你用加速度也可以測到這個信號,說明是可以用加速度感測器來做聲發射實驗的。(然並卵)

7、聲發射感測器能不能用來做加速度實驗?

你可以拿聲發射感測器在空氣中晃動幾下,如果有輸出(如果不是接頭的地方產生的噪音),說明是可以用聲發射感測器來做加速度實驗的。(然並卵)

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