振動(dòng)傳感器在測(cè)試技術(shù)中是關(guān)鍵部件，它具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動(dòng)檢測(cè)可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)學(xué)、汽車(chē)、冶金，機(jī)器制造，，科研教學(xué)等諸多領(lǐng)域。

在任何一個(gè)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)中，排在前端的儀器就是測(cè)振傳感器。它在振動(dòng)測(cè)量中起著舉足輕重的作用。隨著設(shè)備智能化水平和高可靠性要求的不斷提高，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、位置和轉(zhuǎn)速信號(hào)的實(shí)時(shí)反饋趨向?yàn)闃?biāo)配，編碼器、超速開(kāi)關(guān)、PT00、PTC、振動(dòng)傳感器等電機(jī)附加裝置的應(yīng)用愈來(lái)愈普遍。了解這些附加裝置，實(shí)現(xiàn)與電機(jī)的有機(jī)融合，對(duì)設(shè)備生產(chǎn)廠商至關(guān)重要。

01

振動(dòng)傳感器的作用

振動(dòng)傳感器也稱測(cè)振器或測(cè)振儀。它的作用是把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械振動(dòng)量（位移、速度或加速度）準(zhǔn)確無(wú)誤地接受下來(lái)，并將此機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（電流或電壓）輸出或顯示出來(lái)。從能量觀點(diǎn)來(lái)看，振動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)了將機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換，實(shí)質(zhì)上，可以把它看作一個(gè)換能器。

02

主要分類

振動(dòng)傳感器按其功能有以下幾種分類方法：

按機(jī)械接收原理分：相對(duì)式、慣性式；

按所測(cè)機(jī)械量分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器。

按機(jī)電變換原理分：電動(dòng)式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式、電阻式、光電式；

以上三種分類法中的傳感器是相容的

① 相對(duì)式

電動(dòng)式傳感器基于電磁感應(yīng)原理，即當(dāng)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在固定的磁場(chǎng)里切割磁力線時(shí)，導(dǎo)體兩端就感生出電動(dòng)勢(shì)，因此利用這一原理而生產(chǎn)的傳感器稱為電動(dòng)式傳感器。

相對(duì)式電動(dòng)傳感器從機(jī)械接收原理來(lái)說(shuō)，是一個(gè)位移傳感器，由于在機(jī)電變換原理中應(yīng)用的是電磁感應(yīng)電律，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)同被測(cè)振動(dòng)速度成正比，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。

② 慣性式

慣性式電動(dòng)傳感器由固定部分、可動(dòng)部分以及支承彈簧部分所組成。為了使傳感器工作在位移傳感器狀態(tài)，其可動(dòng)部分的質(zhì)量應(yīng)該足夠的大，而支承彈簧的剛度應(yīng)該足夠的小，也就是讓傳感器具有足夠低的固有頻率。

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：u=Blx&r

式中B為磁通密度，l為線圈在磁場(chǎng)內(nèi)的有效長(zhǎng)度， r x&為線圈在磁場(chǎng)中的相對(duì)速度。

從傳感器的結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，慣性式電動(dòng)傳感器是一個(gè)位移傳感器。然而由于其輸出的電信號(hào)是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，根據(jù)電磁感應(yīng)電律，當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所感生的電動(dòng)勢(shì)與線圈切割磁力線的速度成正比。因此就傳感器的輸出信號(hào)來(lái)說(shuō)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是同被測(cè)振動(dòng)速度成正比的，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。

③ 電渦流式

電渦流式振動(dòng)傳感器是渦流效應(yīng)為工作原理的振動(dòng)式傳感器，它屬于非接觸式傳感器。電渦流式振動(dòng)傳感器是通過(guò)傳感器的端部和被測(cè)對(duì)象之間距離上的變化，來(lái)測(cè)量物體振動(dòng)參數(shù)的。電渦流式振動(dòng)傳感器主要用于振動(dòng)位移的測(cè)量。

④ 電感式

電感式振動(dòng)傳感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)傳感器。電感式振動(dòng)傳感器設(shè)置有磁鐵和導(dǎo)磁體，對(duì)物體進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)，能將機(jī)械振動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電參量信號(hào)。電感式振動(dòng)傳感器能應(yīng)用于振動(dòng)速度、加速度等參數(shù)的測(cè)量。

⑤ 電容式

電容式振動(dòng)傳感器是通過(guò)間隙或公共面積的改變來(lái)獲得可變電容，再對(duì)電容量進(jìn)行測(cè)定而后得到機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的。電容式振動(dòng)傳感器可以分為可變間隙式和可變公共面積式兩種，前者可以用來(lái)測(cè)量直線振動(dòng)位移，后者可用于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的角位移測(cè)定。

⑥ 壓電式

壓電式加速度傳感器的機(jī)械接收部分是慣性式加速度機(jī)械接收原理，機(jī)電部分利用的是壓電晶體的正壓電效應(yīng)。其原理是某些晶體（如人工極化陶瓷、壓電石英晶體等，不同的壓電材料具有不同的壓電系數(shù)，一般都可以在壓電材料性能表中查到。）在一定方向的外力作用下或承受變形時(shí)，它的晶體面或極化面上將有電荷產(chǎn)生，這種從機(jī)械能（力，變形）到電能（電荷，電場(chǎng)）的變換稱為正壓電效應(yīng)。而從電能（電場(chǎng)，電壓）到機(jī)械能（變形，力）的變換稱為逆壓電效應(yīng)。

因此利用晶體的壓電效應(yīng)，可以制成測(cè)力傳感器，在振動(dòng)測(cè)量中，由于壓電晶體所受的力是慣性質(zhì)量塊的牽連慣性力，所產(chǎn)生的電荷數(shù)與加速度大小成正比，所以壓電式傳感器是加速度傳感器。

⑦ 電阻應(yīng)變式

電阻式應(yīng)變式傳感器是將被測(cè)的機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻的變化量。實(shí)現(xiàn)這種機(jī)電轉(zhuǎn)換的傳感元件有多種形式，其中常見(jiàn)的是電阻應(yīng)變式的傳感器。

電阻應(yīng)變片的工作原理為：應(yīng)變片粘貼在某試件上時(shí)，試件受力變形，應(yīng)變片原長(zhǎng)變化，從而應(yīng)變片阻值變化，實(shí)驗(yàn)證明，在試件的彈性變化范圍內(nèi)，應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化和其長(zhǎng)度的相對(duì)變化成正比。

03

大型設(shè)備配套電機(jī)往往會(huì)配備振動(dòng)傳感器，它可以在精密工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)電機(jī)振動(dòng)參數(shù)反映出機(jī)器設(shè)備的不平衡、電氣缺陷、緊固件松動(dòng)和其它異常現(xiàn)象。一般傳感器與控制器聯(lián)合使用，通過(guò)參數(shù)限定值設(shè)置，電機(jī)電源會(huì)在異常狀態(tài)時(shí)被強(qiáng)行切斷，對(duì)電機(jī)和設(shè)備起到保護(hù)作用。

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