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轻量化测量的基石:KYOWA AS-2GB小容量加速度传感器的技术解析

更新时间:2026-02-27点击次数:17

在精密振动测量领域,传感器的自身质量往往是影响测量精度的——过重的传感器会改变被测对象的振动特性,导致数据失真。KYOWA(共和电业)的AS-2GB小容量加速度传感器,正是为解决这一行业难题而生。它以应变片式油阻尼技术为核心,在极小的体积内实现了高精度的振动捕捉,为小型结构物振动测量和人体工学研究提供了可靠的解决方案。

核心技术:应变片+油阻尼的协同设计

AS-2GB采用应变片检测技术与优化的油阻尼结构,这是其区别于传统压电式传感器的关键所在。

  • 应变片检测原理:传感器内部设有质量块,当受到加速度作用时,质量块产生的惯性力使粘贴在弹性体上的应变片发生形变,从而引起电阻值变化。通过测量电阻变化,即可精确计算出加速度值。这种原理使得传感器具备DC响应特性,能够测量静态加速度(如重力加速度),这是压电式传感器无法实现的。

  • 油阻尼技术:传感器内部封入特殊粘性油,形成油阻尼结构。这一设计能够有效抑制共振峰值,提供平坦的频率响应特性。AS-2GB的阻尼比约为0.64(23℃),处于临界阻尼附近的佳阻尼区间,既能快速响应振动变化,又不会产生过冲或振荡。

性能参数:精度与稳定性的平衡

AS-2GB作为AS-GB系列的中间量程型号,其技术参数体现了小容量加速度传感器的典型特征:

参数类别具体指标说明
额定容量±19.61 m/s² (±2G)适用于中小幅度振动测量
非线性±1% RO 以内输出与输入的直线度偏差控制在1%以内
滞后±1% RO 以内加载与卸载曲线的一致性良好
额定输出0.5 mV/V (1000×10⁻⁶应变量) 以上标准的应变片式传感器输出水平
频率响应范围DC ~ 60 Hz (灵敏度偏差±5%, 23℃)涵盖绝大多数结构振动和人体运动频率
安装共振频率约 100 Hz远高于工作频率范围,确保测量稳定性
横向灵敏度4% RO 或以下对非轴向振动的抑制能力良好
安全过载300%即使瞬间超过量程3倍也不会损坏
使用温度范围-15 ~ 65℃适应大多数室内及温和户外环境
重量约 25g (不含电缆)轻量化设计的典型体现

不同量程型号的对比

AS-GB系列覆盖了从±1G到±20G的量程范围,不同型号的频率响应特性与安装共振频率呈正相关:

型号额定容量频率响应范围安装共振频率
AS-1GB±1GDC~40Hz约70Hz
AS-2GB±2GDC~60Hz约100Hz
AS-5GB±5GDC~100Hz约190Hz
AS-10GB±10GDC~150Hz约320Hz
AS-20GB±20GDC~250Hz约530Hz

机械与电气特性

电缆连接方案

AS-2GB属于AS-GB系列的电缆直出式型号。传感器主体直接引出长度为5m的4芯屏蔽乙烯线(0.08mm²,外径3.2mm),前端配备PRC03-12A10-7M标准插头,屏蔽线与主机连接,具有良好的抗干扰能力。

与AS-GA系列(密封端子可拆卸电缆)相比,AS-GB的连接方式更为可靠,适合长期固定安装或振动环境较为复杂的场合。

电气参数

  • 推荐激励电压:1~3V AC或DC

  • 大激励电压:6V AC或DC

  • 输入/输出电阻:121Ω ±1.7%

这些电气特性使其能够兼容大多数应变式测量仪器,无需专门的信号调理模块。

应用场景分析

1. 小型结构物与模型测试

AS-2GB的轻量化设计(约25g)使其对被测对象的附加质量影响极小,特别适合印刷电路板、精密机械部件、建筑模型等小型结构的振动模态分析。

2. 人体工学研究

在人体工学领域,AS-2GB可用于测量人体各部位在运动中的加速度特性。其小巧的体积可直接固定于人体或服装上,而不会干扰正常活动,适用于步态分析、运动生物力学、振动舒适性评价等研究。

3. 低频振动监测

由于具备DC响应特性,AS-2GB能够测量极低频率的振动甚至静态倾斜变化,可用于桥梁挠度监测、建筑物沉降观测、大型机械启停过程的低频振动分析。

4. 教育与科研

在高校力学实验室和研究所,AS-2GB常被用作振动理论验证、传感器原理教学的理想载体,其透明的应变片工作原理和稳定的输出特性深受科研人员信赖。

安装与使用要点

安装方式

AS-2GB的安装需要使用粘合剂(如共和电业CC-33A)固定,或选配专用的安装基板。这种设计避免了传统螺栓安装对微小被测对象的应力影响。

重力方向注意事项

由于加速度传感器在重力方向下始终承受着重力加速度(1G),当AS-2GB(量程±2G)的灵敏度轴与重力方向一致时,可测量范围将变为+1G到-3G(以向上为正时)。虽然不超过300%安全过载就不会损坏传感器,但此时测量特性不在保证范围之内,需特别注意安装方向。

电缆保护

直出式电缆在反复弯折或拉扯时可能影响传感器与电缆的连接可靠性,安装时应做好电缆固定,避免传感器本体承受拉力。

结论

KYOWA AS-2GB小容量加速度传感器以应变片式油阻尼技术为核心,在轻量化、DC响应特性和频率响应稳定性之间实现了出色的平衡。它不仅是小型结构物振动测量和人体工学研究的理想工具,更代表了精密测量领域“无损测量"的设计理念——让传感器尽可能“隐形",才能还原被测对象最真实的振动特性。

对于需要测量低频振动、静态加速度或对附加质量有严格限制的工程与科研场景,AS-2GB无疑是一个值得信赖的选择。


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