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电泵井振动监测如何选择振动传感器

发布时间:2018-11-29 16:15  浏览:

  电泵井振动监测如何选择振动传感器。与振动有关的物理量包括位移、速度和加速度。因此,振动测量就是对这些振动量的检测。加速度、速度和位移是积分和微分关系。实际的振动测量系统只需要测量其中一个物理量,其他两个物理量可以通过这种关系得到。目前,加速度计在振动测量领域的应用越来越广泛。常见的加速度计包括压电加速度计、集成电路压电加速度计、可变电容加速度计和压电静力加速度计。

  本文选用MMA3201KEG加速度计,这是一种基于微机电系统(MEMS)的芯片化电容式两轴加速度传感器。由于电容极板之间的惯性,当有加速度存在时,极板间距的变化会导致电容参数C的变化,通过这一原理使两个轴上的加速度转变为电压信号输出。该芯片具有如下特点 :

  ⑴ 表面安装。适合安装于印刷电路板上;

  ⑵ 电源电压范围是4.75 V~5.25 V;

  ⑶ 测量范围是-40 g~+40 g,0 g对应的输出电压为2.5 V;

  ⑷ 工作温度范围为-40℃ ~ +125℃;

  ⑸ 具有自检和自校准功能;

  ⑹ CMOS信号调理器;

  ⑺ 4阶贝塞尔滤波器脉冲形状完整保留;

  ⑻ 低电压检测、时钟监视器和EPROM奇偶校验状态。

  加速度传感器的物理模型与等效电路。加速度传感器采用硅半导体材料制成的电容传感器,有3个极板,上下两个极板是固定的,分别接A、B端;中心极板是可动的,接O端,这样就构成了两只背靠背电容。

  众所周知,电容的计算公式为:

  其中,ε0是真空介电常数,εr是电容极板之间的相对介电常数,A是极板重叠面积,d是两极板之间的距离。当受到振动或者冲击时,中心极板就会发生移位,由式(1)可知,CAO和CBO的电容量C1、C2随极板之间距离的变化而改变。当受到向上的加速度时,中心极板在惯性力的作用下产生了一定的位移,使得CAO和CBO的电容量发生变化,从中可获取加速度信号。该信号经过积分器和放大器,送至贝塞尔滤波器。贝塞尔滤波器能提供一个平坦的延时响应,可保证脉冲波形的完整性。

  由MMA3201KEG构成的加速度传感器来测量潜油电泵的振动应用电路。其中C3为电源去耦电容;引脚端6输出X轴加速度电压,由R1和C1构成低通滤波器滤波后输出;引脚端11输出Y轴加速度电压,由R2和C2构成低通滤波器滤波后输出;引脚端5连接到高电平时,在上升沿时刻可使芯片初始化(复位);引脚7检测到故障时,输出高电平信号。

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