傳感器的種類選擇
　壓電式傳感器的敏感芯體材料和結(jié)構(gòu)形式
　壓電式加速度傳感器的信號輸出形式
　傳感器靈敏度，量程和頻率范圍的選擇
　傳感器的整體封裝設(shè)計與電纜
　外界環(huán)境對測量傳感器的影響
工程振動量值的物理參數(shù)常用位移、速度和加速度來表示。由于在通常的頻率范圍內(nèi)振動位移幅值量很小，且位移、速度和加速度之間都可互相轉(zhuǎn)換，所以在實際使用中振動量的大小一般用加速度的值來度量。常用單位為：米/秒2(m/s2)，或重力加速度(g)。
描述振動信號的另一重要參數(shù)是信號的頻率。絕大多數(shù)的工程振動信號均可分解成一系列特定頻率和幅值的正弦信號，因此，對某一振動信號的測量，實際上是對組成該振動信號的正弦頻率分量的測量。對傳感器主要性能指標的考核也是根據(jù)傳感器在其規(guī)定的頻率范圍內(nèi)測量幅值精度的高低來評定。
最常用的振動測量傳感器按各自的工作原理可分為壓電式、壓阻式、電容式、電感式以及光電式。壓電式加速度傳感器因為具有測量頻率范圍寬、量程大、體積小、重量輕、對被測件的影響小以及安裝使用方便，所以成為最常用的振動測量傳感器。
?傳感器的種類選擇。
o壓電式-原理和特點
壓電式傳感器是利用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)原理。敏感芯體質(zhì)量受振動加速度作用后產(chǎn)生一個與加速度成正比的力，壓電材料受此力作用后沿其表面形成與這一力成正比的電荷信號。壓電式加速度傳感器具有動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、堅固耐用、受外界干擾小以及壓電材料受力自產(chǎn)生電荷信號不需要任何外界電源等特點，是被最為廣泛使用的振動測量傳感器。雖然壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，商業(yè)化使用歷史也很長，但因其性能指標與材料特性、設(shè)計和加工工藝密切相關(guān)，因此在市場上銷售的同類傳感器性能的實際參數(shù)以及其穩(wěn)定性和一致性差別非常大。與壓阻和電容式相比，其最大的缺點是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號。
o壓阻式
應(yīng)變壓阻式加速度傳感器的敏感芯體為半導體材料制成電阻測量電橋，其結(jié)構(gòu)動態(tài)模型仍然是彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。現(xiàn)代微加工制造技術(shù)的發(fā)展使壓阻形式敏感芯體的設(shè)計具有很大的靈活性以適合各種不同的測量要求。在靈敏度和量程方面，從低靈敏度高量程的沖擊測量，到直流高靈敏度的低頻測量都有壓阻形式的加速度傳感器。同時壓阻式加速度傳感器測量頻率范圍也可從直流信號到具有剛度高，測量頻率范圍到幾十千赫茲的高頻測量。超小型化的設(shè)計也是壓阻式傳感器的一個亮點。需要指出的是盡管壓阻敏感芯體的設(shè)計和應(yīng)用具有很大靈活性，但對某個特定設(shè)計的壓阻式芯體而言其使用范圍一般要小于壓電型傳感器。壓阻式加速度傳感器的另一缺點是受溫度的影響較大，實用的傳感器一般都需要進行溫度補償。在價格方面，大批量使用的壓阻式傳感器成本價具有很大的市場競爭力，但對特殊使用的敏感芯體制造成本將遠高于壓電型加速度傳感器。
o電容式
電容型加速度傳感器的結(jié)構(gòu)形式一般也采用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。當質(zhì)量受加速度作用運動而改變質(zhì)量塊與固定電極之間的間隙進而使電容值變化。電容式加速度計與其它類型的加速度傳感器相比具有靈敏度高、零頻響應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)性好等特點，尤其是受溫度的影響比較小；但不足之處表現(xiàn)在信號的輸入與輸出為非線性，量程有限，受電纜的電容影響，以及電容傳感器本身是高阻抗信號源，因此電容傳感器的輸出信號往往需通過后繼電路給于改善。在實際應(yīng)用中電容式加速度傳感器較多地用于低頻測量，其通用性不如壓電式加速度傳感器，且成本也比壓電式加速度傳感器高得多。
?壓電式傳感器的敏感芯體材料和結(jié)構(gòu)形式
o壓電材料
壓電材料一般可以分為兩大類，即壓電晶體和壓電陶瓷。在壓電型加速度計的最常用的壓電晶體為石英，其特點為工作溫度范圍寬，性能穩(wěn)定，因此在實際應(yīng)用中經(jīng)常被用作標準傳感器的壓電材料。由于石英的壓電系數(shù)比其他壓電材料低得多，因此對通用型壓電加速度計而言更為常用的壓電材料為壓電陶瓷。壓電陶瓷中鋯鈦酸鉛（PZT）是目前壓電加速度計中最經(jīng)常使用的壓電材料。其特點為具有較高的壓電系數(shù)和居里點，各項機電參數(shù)隨溫度時間等外界條件的變化相對較小。必須指出的是，就同一品種的壓電陶瓷而言，雖然都有相同的基本特性，但由于制作工藝不同可以使兩個相同材料的壓電陶瓷的具體性能指標相差甚大。這種現(xiàn)象可以通過典型的國產(chǎn)傳感器和進口傳感器的比較得以反映，國內(nèi)振動測試業(yè)幾十年的經(jīng)驗對此深有體會。
o傳感器敏感芯體的結(jié)構(gòu)形式
壓電加速度傳感器的敏感芯體一般由壓電材料和附加質(zhì)量塊組成，當質(zhì)量塊受到加速度作用后便轉(zhuǎn)換成一個與加速度成正比并加載到壓電材料上的力，而壓電材料受力后在其表面產(chǎn)生一個與加速度成正比的電荷信號。壓電材料的特性決定了作用力可以是受正應(yīng)力也可以是剪應(yīng)力，壓電材料產(chǎn)生的電荷大小隨作用力的方向以及電荷引出表面的位置而變。根據(jù)壓電材料不同的受力方法，常用傳感器敏感芯體的結(jié)構(gòu)一般有以下三種形式：
?壓縮形式–壓電材料受到壓縮或拉伸力而產(chǎn)生電荷的結(jié)構(gòu)形式。壓縮式敏感芯體是加速度傳感器中最為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。其特點是制造簡單方便，能產(chǎn)生較高的自振諧振頻率和較寬的頻率測量范圍。而最大的缺點是不能有效地排除各種干擾對測量信號的影響。
?剪切形式–通過對壓電材料施加剪切力而產(chǎn)生電荷的結(jié)構(gòu)形式。從理論上分析在剪切力作用下壓電材料產(chǎn)生的電荷信號受外界干擾的影響甚小，因此剪切結(jié)構(gòu)形式成為最為廣泛使用的加速度傳感器敏感芯體。然而在實際制造過程中，確保剪切敏感芯體的加速度計持有較高和穩(wěn)定的頻率測量范圍卻是傳感器制造中工藝中最為困難的一個環(huán)節(jié)。北智BW-Sensor采用進口記憶金屬材料的緊固件從而保證傳感器具有穩(wěn)定可靠的諧振頻率和頻率測量范圍。
?彎曲變形梁形式-壓電材料受到彎曲變形而產(chǎn)生電荷的結(jié)構(gòu)形式。彎曲變形梁結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生比較大的電荷輸出信號，也較容易實現(xiàn)控制阻尼；但因為其測量頻率范圍低，更由于此結(jié)構(gòu)不能排除因溫度變化而極容易產(chǎn)生的信號漂移，所以此結(jié)構(gòu)在壓電型加速度計的設(shè)計中很少被采用。
?壓電式加速度傳感器的信號輸出形式
o電荷輸出型
傳統(tǒng)的壓電加速度計通過內(nèi)部敏感芯體輸出一個與加速度成正比的電荷信號。實際使用中傳感器輸出的高阻抗電荷信號必須通過二次儀表將其轉(zhuǎn)換成低阻抗電壓信號才能讀取。由于高阻抗電荷信號非常容易受到干擾，所以傳感器到二次儀表之間的信號傳輸必須使用低噪聲屏蔽電纜。由于電子器件的使用溫度范圍有限，所以高溫環(huán)境下的測量一般還是使用電荷輸出型。北智BW-Sensor采用進口陶瓷的加速度計可在溫度-40oC~250oC范圍內(nèi)長期使用。
o低阻抗電壓輸出型（IEPE）
IEPE型壓電加速度計即通常所稱的ICP型壓電加速度計。壓電傳感器換能器輸出的電荷通過裝在傳感器內(nèi)部的前置放大器轉(zhuǎn)換成低阻抗的電壓輸出。IEPE型傳感器通常為二線輸出形式，即采用恒電流電壓源供電；直流供電和信號使用同一根線。通常直流電部分在恒電流電源的輸出端通過高通濾波器濾去。IEPE型傳感器的最大優(yōu)點是測量信號質(zhì)量好、噪聲小、抗外界干擾能力強和遠距離測量，特別是新型的數(shù)采系統(tǒng)很多已配備恒流電壓源，因此，IEPE傳感器能與數(shù)采系統(tǒng)直接相連而不需要任何其它二次儀表。在振動測試中IEPE傳感器已逐漸取代傳統(tǒng)的電荷輸出型壓電加速度計。
?傳感器的靈敏度，量程和頻率范圍的選擇
壓電型式的加速度計是振動測試的最主要傳感器。雖然壓電型加速度計的測量范圍寬，但因市場上此類加速度計品種繁多，所以給正確的選用帶來一定的難度。作為選用振動傳感器的一般原則：正確的選用應(yīng)該基于對測量信號以下三方面的分析和估算。
o被測振動量的大小
o被測振動信號的頻率范圍
o振動測試現(xiàn)場環(huán)境
以下將針對上述三個方面并參照傳感器的相關(guān)技術(shù)指標對具體的選用作進一步地討論
根據(jù)被測振動量的大小加速度測量范圍與靈敏度的選擇
?傳感器的靈敏度與量程范圍
傳感器的靈敏度是傳感器的最基本指標之一。靈敏度的大小直接影響到傳感器對振動信號的測量。不難理解，傳感器的靈敏度應(yīng)根據(jù)被測振動量（加速度值）大小而定，但由于壓電加速度傳感器是測量振動的加速度值，而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號的頻率平方成正比，所以不同頻段的加速度信號大小相差甚大。大型結(jié)構(gòu)的低頻振動其振動量的加速度值可能會相當小，例如當振動位移為1mm,頻率為1Hz的信號其加速度值僅為0.04m/s2(0.004g)；然而對高頻振動當位移為0.1mm，頻率為10kHz的信號其加速度值可達4x105m/s2(40000g)。因此盡管壓電式加速度傳感器具有較大的測量量程范圍，但對用于測量高低兩端頻率的振動信號，選擇加速度傳感器靈敏度時應(yīng)對信號有充分的估計。最常用的振動測量壓電式加速度計靈敏度，電壓輸出型（IEPE型）為50~100mV/g，電荷輸出型為10~50pC/g。
加速度值傳感器的測量量程范圍是指傳感器在一定的非線性誤差范圍內(nèi)所能測量的最大測量值。通用型壓電加速度傳感器的非線性誤差大多為1%。作為一般原則，靈敏度越高其測量范圍越小，反之靈敏度越小則測量范圍越大。