振動傳感器是測量機器或物體振動狀態(tài)的檢測元件。需要振動傳感器來了解和監(jiān)控機器的振動狀態(tài)。表示物體振動的指標有三個：加速度、速度、位移。振動傳感器能夠測量這些作為指標的物理量，并將其轉換為電壓和電流等電量。振動傳感器通常有兩種配置：接觸式和非接觸式。這兩種振動傳感器必須根據(jù)要測量的物理量（加速度、速度、位移）和物體的情況來使用。此外，在詳細選擇振動傳感器以提高測量精度時，應考慮目標物體振動的幅度和頻率范圍以及測量環(huán)境。

振動傳感器的使用

振動傳感器用于生產(chǎn)設備和研發(fā)領域。生產(chǎn)設備中的振動傳感器可用于預防性維護，以便及早發(fā)現(xiàn)設備故障和損壞。通過使用傳感器，您可以防止因故障和損壞而產(chǎn)生巨額維修成本并降低生產(chǎn)效率。

 

近年來，小型振動傳感器已應用于生產(chǎn)設備中，其中許多用于利用物聯(lián)網(wǎng)技術進行機器診斷和預測性維護。在研發(fā)領域使用振動傳感器的一個例子是產(chǎn)品和耐久性測試中的振動測量。

 

振動傳感器也被用來評估乘客的舒適度，主要是在汽車行業(yè)。在其他工業(yè)設備領域，有廣泛的應用，包括電氣設備、汽車、生產(chǎn)機器人等。

 

振動傳感器原理

如上所述，振動傳感器配置有兩種類型：接觸式和非接觸式。接觸式振動傳感器用于測量加速度，非接觸式振動傳感器用于測量速度和位移。

 

在這里，我們將介紹適合測量各種振動（加速度、速度、位移）的每種振動傳感器的原理。

 

1.接觸式：加速度檢測壓電傳感器

壓電傳感器利用壓電材料中發(fā)生的壓電效應。壓電效應是一種壓電材料（壓電元件），例如石英單晶，當對其施加力時在其表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。由于壓電效應，根據(jù)加速度輸出電信號。

 

2. 非接觸式：測速激光多普勒傳感器

激光多普勒傳感器是利用多普勒效應的傳感器。通過從傳感器向振動物體發(fā)射激光并將從振動物體反射的激光的頻率變化轉換為電壓作為速度變化來檢測振動速度。

 

3.非接觸式：位移檢測電容傳感器

電容式傳感器是測量傳感器與被測物體之間的電容并計算出距離的傳感器。當傳感器與被測物體之間的距離發(fā)生變化時，電容值發(fā)生變化，從而測量振動位移。

 

有關振動傳感器的其他信息

1、振動傳感器檢測元件

根據(jù)JIS規(guī)定，機械振動的檢測要素是表示機械系統(tǒng)的運動或位移的量的大小隨時間的變化。在許多情況下，振動會交替大于和小于平均值或參考值，并且通常由三個要素組成：振幅、頻率和相位。

 

特別是，以規(guī)則間隔重復的振動稱為諧波振動，由單一頻率組成。此時的位移、速度、加速度如下。通過位移微分可以得到速度，通過速度微分可以得到加速度。

 

位移 d = Dsin (ωt + Φ)

速度 v = Vcos (ωt + Φ)

加速度 a = - Asin (ωt + Φ)

其中，D：半幅值，ω：各速度ω=2πf，f：頻率f=1/T，T：周期（秒），Φ：初始相位。

 

用于檢測這種諧波振動的振動傳感器的類型包括加速度傳感器 （壓電型）、速度傳感器（電動型）和非接觸式位移傳感器（渦流型）。其中，壓電加速度傳感器的特點是能夠覆蓋較寬的頻率范圍。

 

2. 振動傳感器的使用方法

作為示例，我們將解釋如何使用用于振動監(jiān)測的壓電振動傳感器。壓電振動傳感器利用壓電效應，當施加外力時，它們會產(chǎn)生并輸出與該力成比例的電荷。特別地，電荷輸出型壓電振動傳感器有利于小型化。

 

固定傳感器時，重要的是用雙頭螺栓等牢固地固定傳感器，使其與非測量物體緊密接觸。如果濾波器安裝不牢固，濾波器可能會表現(xiàn)出不尋常的衰減特性，例如頻率響應，從而無法進行精確測量。其他方法包括使用粘合劑或磁鐵。

 

頻率分析廣泛用于分析振動傳感器檢測到的數(shù)據(jù)。頻率分析是檢查被測波形的頻率成分和強度的方法，可以提供識別物體振動是否處于正常工作狀態(tài)的指標。