振动传感器原理与应用

时间:2023-03-20来源:佚名
  在高度发展的现代工业中,现代测试技术向数字化、信息化方向发展已成必然发展趋势,而测试系统的最前端是传感器,它是整个测试系统的灵魂,被世界各国列为尖端技术,特别是近几年快速发展的IC技术和计算机技术,为传感器的发展提供了良好与可靠的科学技术基础。使传感器的发展日新月益,且数字化、多功能与智能化是现代传感器发展的重要特征。
  一、工程振动测试方法
  在工程振动测试领域中,测试手段与方法多种多样,但是按各种参数的测量方法及测量过程的物理性质来分,可以分成三类。
  1、机械式测量方法
  将工程振动的参量转换成机械信号,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,它能测量的频率较低,精度也较差。但在现场测试时较为简单方便。
  2、光学式测量方法
  将工程振动的参量转换为光学信号,经光学系统放大后显示和记录。如读数显微镜和激光测振仪等。
  3、电测方法
  将工程振动的参量转换成电信号,经电子线路放大后显示和记录。电测法的要点在于先将机械振动量转换为电量(电动势、电荷、及其它电量),然后再对电量进行测量,从而得到所要测量的机械量。这是目前应用得最广泛的测量方法。
  上述三种测量方法的物理性质虽然各不相同,但是,组成的测量系统基本相同,它们都包含拾振、测量放大线路和显示记录三个环节。
  1、拾振环节。把被测的机械振动量转换为机械的、光学的或电的信号,完成这项转换工作的器件叫传感器。
  2、测量线路。测量线路的种类甚多,它们都是针对各种传感器的变换原理而设计的。比如,专配压电式传感器的测量线路有电压放大器、电荷放大器等;此外,还有积分线路、微分线路、滤波线路、归一化装置等等。
  3、信号分析及显示、记录环节。从测量线路输出的电压信号,可按测量的要求输入给信号分析仪或输送给显示仪器(如电子电压表、示波器、相位计等)、记录设备(如光线示波器、磁带记录仪、X—Y 记录仪等)等。也可在必要时记录在磁带上,然后再输入到信号分析仪进行各种分析处理,从而得到最终结果。
  二、传感器的机械接收原理
  振动传感器在测试技术中是关键部件之一,它的作用主要是将机械量接收下来,并转换为与之成比例的电量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。
  振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量,而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入量,然后由机械接收部分加以接收,形成另一个适合于变换的机械量,最后由机电变换部分再将变换为电量。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。
  1、相对式机械接收原理
  由于机械运动是物质运动的最简单的形式,因此人们最先想到的是用机械方法测量振动,从而制造出了机械式测振仪(如盖格尔测振仪等)。传感器的机械接收原理就是建立在此基础上的。相对式测振仪的工作接收原理是在测量时,把仪器固定在不动的支架上,使触杆与被测物体的振动方向一致,并借弹簧的弹性力与被测物体表面相接触,当物体振动时,触杆就跟随它一起运动,并推动记录笔杆在移动的纸带上描绘出振动物体的位移随时间的变化曲线,根据这个记录曲线可以计算出位移的大小及频率等参数。
  由此可知,相对式机械接收部分所测得的结果是被测物体相对于参考体的相对振动,只有当参考体绝对不动时,才能测得被测物体的绝对振动。这样,就发生一个问题,当需要测的是绝对振动,但又找不到不动的参考点时,这类仪器就无用武之地。例如:在行驶的内燃机车上测试内燃机车的振动,在地震时测量地面及楼房的振动……,都不存在一个不动的参考点。路有电压放大器、电荷放大器等;此外,还有积分线路、微分线路、滤波线路、归一化装置等等。
  3、信号分析及显示、记录环节。从测量线路输出的电压信号,可按测量的要求输入给信号分析仪或输送给显示仪器(如电子电压表、示波器、相位计等)、记录设备(如光线示波器、磁带记录仪、X—Y 记录仪等)等。也可在必要时记录在磁带上,然后再输入到信号分析仪进行各种分析处理,从而得到最终结果。
  二、传感器的机械接收原理
  振动传感器在测试技术中是关键部件之一,它的作用主要是将机械量接收下来,并转换为与之成比例的电量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。
  振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量,而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入量,然后由机械接收部分加以接收,形成另一个适合于变换的机械量,最后由机电变换部分再将变换为电量。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。
  1、相对式机械接收原理
  由于机械运动是物质运动的最简单的形式,因此人们最先想到的是用机械方法测量振动,从而制造出了机械式测振仪(如盖格尔测振仪等)。传感器的机械接收原理就是建立在此基础上的。相对式测振仪的工作接收原理是在测量时,把仪器固定在不动的支架上,使触杆与被测物体的振动方向一致,并借弹簧的弹性力与被测物体表面相接触,当物体振动时,触杆就跟随它一起运动,并推动记录笔杆在移动的纸带上描绘出振动物体的位移随时间的变化曲线,根据这个记录曲线可以计算出位移的大小及频率等参数。
  由此可知,相对式机械接收部分所测得的结果是被测物体相对于参考体的相对振动,只有当参考体绝对不动时,才能测得被测物体的绝对振动。这样,就发生一个问题,当需要测的是绝对振动,但又找不到不动的参考点时,这类仪器就无用武之地。例如:在行驶的内燃机车上测试内燃机车的振动,在地震时测量地面及楼房的振动……,都不存在一个不动的参考点。在种情况下,我们必须用另一种测量方式的测振仪进行测量,即利用惯性式测振仪。
  2、惯性式机械接收原理
  惯性式机械测振仪测振时,是将测振仪直接固定在被测振动物体的测点上,当传感器外壳随被测振动物体运动时,由弹性支承的惯性质量块将与外壳发生相对运动,则装在质量块上的记录笔就可记录下质量元件与外壳的相对振动位移幅值,然后利用惯性质量块与外壳的相对振动位移的关系式,即可求出被测物体的绝对振动位移波形。
  三、振动传感器的机电变换原理
  一般来说,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、电感等电参量的变化。一般说来,这些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。因此,振动传感器按其功能可有以下几种分类方法:
  按机械接收原理分:相对式、惯性式;
  按机电变换原理分:电动式、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式;
  按所测机械量分:位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器.

    相关阅读

    电焊机电流调到多少合适,根据焊条大小及焊接对象做调整

    2.5焊条电焊机电流大小应根据焊条的种类来定: 1、一般碳钢焊条焊接电流调到100A左右,不锈钢焊条稍低点。 2、焊方管2.5焊条电流: 60-80A电焊机利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电...
    2023-01-09
    电焊机电流调到多少合适,根据焊条大小及焊接对象做调整

    软启动器12个故障代码

    软启动器常见故障问题的故障代码,参考如下: 1、故障代码Err01 故障类容:→断相;说明:主电路任意一相断相。 2、故障代码Err02 故障类容:→过电流;说明:超过额定电流12倍。 3、故...
    2022-11-26

    第一次有人把电流互感器介绍得这么好!

    ...
    2024-10-08
    第一次有人把电流互感器介绍得这么好!

    零线带电的三种原因

    在生活中安全用电无小事,尤其是零线带电的话,也是非常危险的,零线带电的原因不止一处,可能是零线断掉了,也可能是开关控零了,又或者是三相火线不平衡,零线带电的三种原...
    2023-01-09
    零线带电的三种原因

    睡觉要远离的十大电器,长期辐射会致癌,所有人猜不到第一名是它

    辐射这个名词进入普通人的生活时间并不长,但大家对辐射的关注程度并不低,而日常我们接触到的辐射主要来自家用电器,那么到底哪些电器对我们有危害呢? 辐射是否对人有害的标...
    2023-06-11
    睡觉要远离的十大电器,长期辐射会致癌,所有人猜不到第一名是它

    电焊机怎么调,电流与电压调整方法

    电焊机的调整方法,具体参考如下: 1、先把电流旋钮调到最小,把电压旋钮调到最大,试焊一下,不要动电压旋钮,逐步调大电流,直到能正常焊接时停上。 2、反过来,把电流旋钮先...
    2023-01-09
    电焊机怎么调,电流与电压调整方法

    电动车电池看参数的三种方法,轻松查看电动车电池型号

    新买的电动车电池是什么型号的,很多人并不是很清楚,而在需要换电池时搞不清楚型号就会很麻烦,那么电动车电池规格怎么,怎么来识别电动车电池的型号,与电工天下小编一起来...
    2022-11-30

    插座发出滋滋滋的声音是什么原因

    首先最有可能的原因就是电源线与插座接线端子接触不牢固,而造成的虚接,进而产生电弧也就是我们俗称的电火花,就会发出的滋滋声音。 插座内由于质量问题,电源接线柱与插头触...
    2022-11-10
    插座发出滋滋滋的声音是什么原因

    网站栏目