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创新成就领先   品质奠定卓越

力平衡加速度传感器( FBA)

FBA—11型加速度传感器系单分向(水平向或垂直向)宽频带力平衡加速度传感器,采用电子反馈技术(反馈力与惯性力相平衡--力平衡)及机电一体化设计,将振动加速度真实按比例转换成电压信号,适合包含低频、超低频的工程振动测量以及地震地面运动、结构地震响应测量。由于设置了高灵敏度档,还非常适合结构或地面的脉动测量以及实际结构或结构模型的模态参数测量。FBA—11型加速度传感器具有灵敏度高、动态范围大、噪音低、具有从DC开始的平坦的频率响应特性(便于现场随时标定)、相位呈线性变化(记录信号无畸变)、技术参数一致性好、性能稳定可靠、功耗低、体积小等特点。FBA—11型加速度传感器内置标定电路,可以方便地通过记录仪对加速度传感…

产品类型

技术背景简介

采煤沉陷给地面建筑造成的破坏十分严重,近几年,我国因采沉造成的经济损失年均千亿元。对建筑而言,采沉的破坏机理为:地下采煤后回填不密实,以采煤区上方覆盖物在重力作用下向下移动,寻求新的平衡位置,产生的后果就是地面下沉,而且常常是不均匀下沉,如果地面上有建筑物,由于重力作用,则建筑物各部位将随同地面发生趋势相同的不均匀沉降,从而导致建筑物竖截面受剪切、牵拉,当这样的作用超过建筑物的承受能力时,建筑物将破坏(常见内外墙贯通斜裂缝)或倒塌。
   1976年唐山大地震和2008年汶川大地震显示,震后沿垂直断层破裂迹线,地表高度逐渐下降,如果这一区域存在房屋、桥梁、管线支架等工程结构,将因这样的地基不均匀沉降而发生破坏。
   以往,针对采沉破坏,采取的技术对策为:将建筑物分隔成单体面积较小的多个独立单元,这样每个单元两端边界的差异沉降就减少了。但是,这样做法(分块法)会增加建筑构件(主要是墙体),减少使用面积,并且成本也显著提高。
   针对采沉和地震断层产生的不均匀沉降对地面建筑物的破坏,我公司在国家大力度支持下,开展系列研究,终于在2001年攻克了这一难题,2003年在辽宁抚顺成功应用,2004年通过国家地震局组织的专家鉴定,2005年申报国家发明专利并获批(专利号ZL 2005 1 0010557.4)。这一技术不但克服分块法的缺点,还具有抗震能力强的显著优点。



技术指标

记录振动形式:单分向加速度
噪声:<10-6g
测量范围:±2g(±0.05g)
静态耗电电流:<14mA
灵敏度:2.50V/g  (100V/g )
零位漂移:<0.001g/℃
动态范围:>135 dB
工作环境温度:-25℃~+65℃
阻尼常数:0.65 ~ 0.7(相位呈线性变化)
相对湿度(RH):0~90%
自振频率:80Hz
电源:±12VDC±10%
频带宽度:0~80Hz(可扩展到200Hz)(-3dB)
横向灵敏度:<1%
尺寸:65mm×65mm×62mm重量:0.42Kg

选配设备

1、电缆连接盒(6通道、8通道、12通道、16通道)
2、传感器连接电缆(6M、10M、15M)
3、信号线(BNC—BNC、BNC—鳄鱼夹)
4、双路直流稳压电源(32V/2A×2)

业务范围

强震观测   大型振动台实验    结构模态测试    高速铁路振动测试    大坝地震监测   核电站地震监测    结构健康诊断   桥梁动力监测    隧道振动监测   土木工程专业教学

关于技术指标的说明

由于力平衡传感器是振动传感器中最精密、最复杂的一种,所以对高精准、长期稳定方面有特殊要求的天然地震监测、强震观测或长期结构健康监测大都选用力平衡加速度传感器。这里对该传感器的几个技术指标稍作展开,阐明其物理意义,以便知晓其必要性。
1. 记录方向
与大多数振动传感器一样,力平衡加速度传感器分别只能用作水平方向或垂直方向,只要偏离原设定方向,将产生对应的直流偏压。这一点与压电加速度计不同,压电加速度测试的信号频率一般从几个Hz起步,不存直流偏压问题,可以安装在需要的任何方向上。恰恰是力平衡加速度传感器能够感知实际方向与水平或垂直的偏移,它能够记录强地震作用下结构的残余变形。
2. 噪声:<10-6g
力平衡传感器的噪声水平是所有振动传感器中最小的,由于它测量加速度的上限通常 几个g,因而它的动态范围:>135 dB ,而一般振动传感器(比如动圈式、压电式)动态范围只有60~70dB。由于力平衡传感器的噪声小、动态范围大,所以如果配合高质量数据记录器(>120 dB),它可以测试结构脉动(结构模态)、大地脉动等微小信号,这是其他传感器很难做到的。
3. 静态耗电电流:<14mA
由于功耗小,所以力平衡加速度传感器可以用于长期在线监测,为用户节省大量费用。
4. 零位漂移:<0.001g/℃
由于力平衡加速度传感器中的弹性元件采用昂贵的恒弹性合金材料,所以对温度变化不敏感,只有这样它才可以用于野外长期监测,否则单单是温度变化就足以触发大多数记录器设定的阈值。
5. 相位呈线性变化
为避免感应信号的畸变,振动传感器的相位呈线性变化是十分必要的。根据傅里叶变换(Fourier Transform)原理,一个振动信号可以看成若干不同频率、不同幅值、不同相位的谐波信号的叠加,如果传感器不能真实反映各个频率信号的真实相位信息,则必然产生信号畸变。
设原振动信号  gongshi1.png
如果传感器的相位特性是频率线性的,即  gongshi2.png
则传感器感应出的信号为  gongshi3.png
作变量替换  gongshi4.png,则有 gongshi5.png,这说明线性相移没有产生畸变,相反,如果传感器相位不满足  gongshi6.png                ,则上述关系不成立,测试的信号必然偏离原始信号而产生畸变。这方面,力平衡传感器远胜于动圈式或其他形式的传感器。
6. 自振频率:80Hz,阻尼常数:0.7
如果被测信号的频率接近传感器的自振频率,则相位滞后接近 gongshi7.png      ,如果传感器的阻尼常数0.7,则可保证相位呈线性变化,避免信号畸变。
7.频带宽度:0~80Hz
其实这一频带并不算宽,但是能够从零频开始实属不易。力平衡传感器可以毫无畸变地反映长周期信号,这一点在测试诸如长大、高柔结构的模态时十分重要,此外由于强震观测时,可以记录结构地震作用下的残余变形。而一般的压电传感器频率下限通常几个Hz,动圈式传感器则零点几Hz,都无法实现力平衡传感器的特有功能。
8. 横向灵敏度:<1%
横向灵敏度反映的是与测试方向相垂直的方向振动的耦合程度,横向灵敏度越小越好。压电或动圈式传感器横向灵敏度一般在5~10%。

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