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基于无源伺服传感器的振动测量系统
匙庆磊韩炜何先龙
(中国地震局工程力学研究所, 河北燕郊 065201)
摘要:针对工程领域(超)低频的振动问题,介绍了一种基于无源伺服传感器的振动测量系统。阐述了系
统的特点和组成,着重分析了无源伺服反馈传感器的特点和原理,构建了传感器的数学模型,并比较了反
馈前后传感器性能的差异,分析了反馈后传感器的基本参数。给出了部分测试数据和应用实例,分析了系
统的抗干扰问题。最后,给出了一些结论。
关键词:振动测量系统;反馈;无源伺服振动传感器;低频振动;抗干扰
中图分类号:P315;TP212 文献标识码:A
VIBRATION-MEASURING SYSTEM BASED ON PASSIVE SERVO VIBRATION PICKUP
CHI Qing-lei , Han Wei , He Xian-long
(Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Hebei Yanjiao 065201, China)
Abstract: In the present article, the characteristics and position of the vibration-measuring system are
introduced. The vibration-measuring system posed of passive servo vibration pickup. This article focuses on
the analysis of the nature of feedback and the principle on which the passive servo vibration pickup works. We also
compared the characteristic difference of the system before and after feedback. some test data and examples of
application are given. Anti-jamming problem of vibration-measuring system is analyzed. In addition, some
conclusions are given.
Key words: vibration-measuring system; feedback; passive servo vibration pickup; low frequency vibration;
anti-jamming
近年来,随着国民经济的发展,在土木领域中大跨度桥梁、各种高柔结构的建筑物不断
涌现,随之而来的是结构的振动测量问题,而在其他一些领域,如地微震观测,各种低速旋
转的机械设备,隔振基础的隔振效果、海洋平台、浮动码头等,由于研究的不断深入,振动
问题也越来越受到重视。上述领域涉及到的振动具有如下特点【1】:(1)振动频率都不高,
一般在100Hz以下,。(2)振动的幅度变化范围大,量级从10−2
微米到几百毫米不等。例如,根据虎门大桥设计报告,在平时车载作用下,大桥的振动频率
—,大桥竖向位移在300mm左右【2】;而精密仪器隔振基础振动幅度可以
低达10−1 微米的量级。综上所述,这些领域的振动测量对于传感器有如下要求:
(1)超低频、宽频带(-100Hz才能满足大部分土木工程测量的要求)。
(2)能够测量速度、位移。因为在低频领域,不宜选用对高频分量敏感的加速度作为
测量对象【1】。1

1 国家科技支撑计划子课题(2006BAJ06B07-03,2006BAJ03B03-01)
(3)动态范围大(能够测量小至微米大至几百毫米的振动)
(4)体积小、重量轻,功耗低或者根本不用供电,以适于野外测量。
传统的振动传感器受弹性元件、自身体积等的影响已无法满足上述要求。目前常见的测
量(超)低频绝对振动的传感器是在传统磁电式振动传感器的基础上加入串联校正网络【3,4】
。经过校正后,。不过采用串联校正方式的传感器无
法完全满足上述要求,主要存在如下问题:首先,对于一些场合(如大跨度悬索桥)的振动
监测,;其次,传感器量程的改善不足,测量大量程的振动存在一定
的困难;最后,有源校正网络的