振动传感器有振动位移、振动速度和振动加速度传感器。

什么是振动传感器

简单地说,振动位移传感器(常用电涡流传感器)根据振动位移变化与输出电压的变化关系,振动速度传感器根据相对运动切割磁力线产生电压的变化,振动加速度传感器根据形变与电荷的关系。


速度传感器通过硬件或软件积分可以得到位移,加速度传感器通过一次积分可以得到振动速度,二次积分可以得到振动位移。

 

因为需要测量加速度,所以必须有振动加速度传感器。


位移的测量:

如果是非接触测量间隙的变化,必须用振动位移传感器(电涡流传感器);如果是接触测量,可以用加速度传感器通过 2 次积分得到,也可以采用速度传感器 1 次积分得到,具体使用何种方式,取决于测量对象。一般情况,如果包括齿轮或滚动轴承,使用加速度传感器,否则用速度传感器。大量应用于机械设备的振动监测。

 

振动传感器的工作原理

 

 

振动传感器工作原理

 

 

最常见的振动传感器是陶瓷压电传感器或加速度计,加速度计利用压电效应产生的电压来测量物理物体的动态加速度。基本上,一些材料具有响应机械应力而产生电压的能力。这些材料或晶体构成了微振动传感器中加速度计的核心部分。因此,加速度会传递到加速度计内部的质量上,然后在压电晶体上产生比例力。这个力在晶体上产生一个与力成正比的电荷,称为加速度。

 

选择合适的微振动传感器,首先要了解待测信号的预期特性和环境因素,如温度范围或危险环境。因此,可以知道传感器所需的灵敏度范围和频率范围。

 

振动传感器的作用

振动传感器主要用于测量旋转设备(如电机和泵)等机械部件的轴和轴承的振动情况。振动传感器本身基于几种不同的操作技术,其中最常见的是基于加速度计。此外,还有使用应变仪、麦克风或基于压力的传感器或其他类型的测量技术的振动传感器。

 

振动传感器测量振动的方式

很多,但总结起来,原理大多都采用以下三种:

 

1. 机械式测量方法:将工程振动的变化量转换成机械信号,再经机械系统放大后,进行测量、记录,常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪,这种方法测量频率较,精度差,但操作起来很方便。

 

2. 光学式测量方法:将工程振动的变化量转换为光学信号,经光学系统放大后显示和记录。象激光测振仪就是采用这种方法。

 

3. 电测方法:将工程振动的变化量转换成电信号,经线路放大后显示和记录。它是先将机械振动量转化成电量,然后对其进行测量,根据对应关系,知道振动量的大小,这是目前应用得最广泛的震动测量方法。

 

从上面三种测量方法可以看出,它们都是经过振动传感器、信号放大电路和显示记录三个环节来完成的。

 

振动传感器在机械接收原理方面,只有相对式、惯性式两种,但在机电变换方面,由于变换方法和性质不同,其种类繁多,应用范围也极其广泛。在现代振动测量中所用的传感器,已不是传统概念上独立的机械测量装置,它仅是整个测量系统中的一个环节,且与后续的电子线路紧密相关。

 

由于振动传感器内部机电变换原理的不同,输出的电量也各不相同。有的是将机械量的变化变换为电动势、电荷的变化,有的是将机械振动量的变化变换为电阻 、电感等参量的变化。

 

一般说来,振动传感器的电量并不能直接被后续的显示、记录、分析仪器所接受。因此针对不同机电变换原理的传感器,必须附以专配的测量线路。测量线路的作用是将振动传感器的输出电量最后变为后续显示、分析仪器所能接受的一般电压信号。