使用虹科数字化仪进行机械测量
使用模块化数字化仪对机械设备和系统进行测量需要使用各种传感器，以便将机械参数（例如力、加速度、压力、转速等）转换为您可以测量的电信号。本文将介绍如何使用模块化数字化仪进行机械测量。
数字化仪的选择
表 1：与机械测量最兼容的频谱数字化仪和digitizerNETBOX 系列
机械测量所需的带宽通常在 100 kHz 以下。 因此需要数字化仪达到 200 kHz 或更高的采样率，分辨率应为 16 位，以匹配常用压电传感器的动态范围。表 1 总结与机械测量所需参数最匹配的虹科数字化仪：
传感器
传感器具有多种外形尺寸和互连类型可供选择。它们提供成熟的技术并具有可靠性，通常用于发育测量。较新的微机电 (MEM) 传感器采用更小的封装，成本更低，适用于大众市场应用。传感器的选择取决于具体应用。考虑因素包括动态范围（测量参数的最大值和最小值）、带宽、环境（潮湿、干燥、易爆……）、负载（传感器如何影响测量）、互连方法和成本等。
大多数传感器需要电源、信号调节和电缆才能使用。传感器供应商拥有将传感器连接到数字化仪或其他测量仪器的所有必要硬件。布线可能有点麻烦，因为许多传感器使用不常见的连接器。以压电加速度计为例，标准连接器是使用 10-32 螺纹的微点同轴连接器。传感器制造商提供适配器和电缆，让您使用更熟悉的 BNC 连接器。让我们看一个简单的机械测量案例，看看传感器如何与数字化仪一起使用。
机械测量示例 #1
图 1 显示了对小型三叶片冷却风扇进行基本机械测量时使用的连接图。
图 1：将转速计、加速度计和仪器麦克风连接到数字化仪，以对小型冷却风扇进行基本机械测量。
用于此测量的数字化仪是虹科 digitizerNETBOX 型号 DN2.596-04，具有 4 个模拟通道、16 位分辨率、80 MS/s 采样率和 40 MHz 带宽。16 位分辨率非常适合加速度计和麦克风的大动态范围。 NETBOX 的一个显着优势是它可以远离主机，通过以太网链路连接。
此测量使用三个传感器。第一个是光学转速计。该传感器通过将光线从传感器发射到风扇轮毂上的反射条来读取风扇的旋转频率。反射光被光电晶体管接收并产生每转一次的脉冲。
加速度计是一种振动传感器，它安装在风扇外壳上。加速度计产生与振动加速度成比例的电压输出。该测量中使用的设备是压电加速度计，它使用已知质量来压缩压电元件，例如陶瓷或石英元件。这会产生一个动态范围相对较高的传感器，其高端受电源电压（通常为 ± 5 V）限制，而低端受前置放大器噪声水平的限制。典型压电加速度计的动态范围约为 85 至 110 dB。正如我们将要看到的那样，大多数实际测量结果会导致动态范围较低。
加速度计灵敏度指定每克加速度的输出电压，本实验中使用的单位具有 100 mV/g 的灵敏度。根据输出超出低频输出电平 5% 的频率，它具有 10 kHz 的带宽。此带宽规格与电子电路中使用的带宽规格完全不同，在电子电路中使用半功率点或 0.707 的低频响应，这是带宽的 30% 幅度容差。
请注意，加速度计需要电源/前置放大器来驱动数字化仪输入。这些装置通常由电池供电，以最大限度地减少拾取和接地环路。加速度计电源还可能包括信号处理功能，例如放大、滤波和集成。集成装置用于将加速度转换为速度，第二个集成将速度转换为位移，还可以在数字化仪的输出端以数字方式执行集成。
图2:冷却风扇机械测量测试设置
