振动传感器

    振动传感器是测量机器或物体振动状态的检测元件。需要振动传感器来了解和监控机器的振动状态。表示物体振动的指标有三个：加速度、速度、位移。振动传感器能够测量这些作为指标的物理量，并将其转换为电压和电流等电量。振动传感器通常有两种配置：接触式和非接触式。这两种振动传感器必须根据要测量的物理量（加速度、速度、位移）和物体的情况来使用。此外，在详细选择振动传感器以提高测量精度时，应考虑目标物体振动的幅度和频率范围以及测量环境。

振动传感器的使用

振动传感器用于生产设备和研发领域。生产设备中的振动传感器可用于预防性维护，以便及早发现设备故障和损坏。通过使用传感器，您可以防止因故障和损坏而产生巨额维修成本并降低生产效率。

 

近年来，小型振动传感器已应用于生产设备中，其中许多用于利用物联网技术进行机器诊断和预测性维护。在研发领域使用振动传感器的一个例子是产品和耐久性测试中的振动测量。

 

振动传感器也被用来评估乘客的舒适度，主要是在汽车行业。在其他工业设备领域，有广泛的应用，包括电气设备、汽车、生产机器人等。

 

振动传感器原理

如上所述，振动传感器配置有两种类型：接触式和非接触式。接触式振动传感器用于测量加速度，非接触式振动传感器用于测量速度和位移。

 

在这里，我们将介绍适合测量各种振动（加速度、速度、位移）的每种振动传感器的原理。

 

1.接触式：加速度检测压电传感器

压电传感器利用压电材料中发生的压电效应。压电效应是一种压电材料（压电元件），例如石英单晶，当对其施加力时在其表面产生电荷的现象。由于压电效应，根据加速度输出电信号。

 

2. 非接触式：测速激光多普勒传感器

激光多普勒传感器是利用多普勒效应的传感器。通过从传感器向振动物体发射激光并将从振动物体反射的激光的频率变化转换为电压作为速度变化来检测振动速度。

 

3.非接触式：位移检测电容传感器

电容式传感器是测量传感器与被测物体之间的电容并计算出距离的传感器。当传感器与被测物体之间的距离发生变化时，电容值发生变化，从而测量振动位移。

 

有关振动传感器的其他信息

1、振动传感器检测元件

根据JIS规定，机械振动的检测要素是表示机械系统的运动或位移的量的大小随时间的变化。在许多情况下，振动会交替大于和小于平均值或参考值，并且通常由三个要素组成：振幅、频率和相位。

 

特别是，以规则间隔重复的振动称为谐波振动，由单一频率组成。此时的位移、速度、加速度如下。通过位移微分可以得到速度，通过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：频率f=1/T，T：周期（秒），Φ：初始相位。

 

用于检测这种谐波振动的振动传感器的类型包括加速度传感器 （压电型）、速度传感器（电动型）和非接触式位移传感器（涡流型）。其中，压电加速度传感器的特点是能够覆盖较宽的频率范围。

 

2. 振动传感器的使用方法

作为示例，我们将解释如何使用用于振动监测的压电振动传感器。压电振动传感器利用压电效应，当施加外力时，它们会产生并输出与该力成比例的电荷。特别地，电荷输出型压电振动传感器有利于小型化。

 

固定传感器时，重要的是用双头螺栓等牢固地固定传感器，使其与非测量物体紧密接触。如果滤波器安装不牢固，滤波器可能会表现出不寻常的衰减特性，例如频率响应，从而无法进行精确测量。其他方法包括使用粘合剂或磁铁。

 

频率分析广泛用于分析振动传感器检测到的数据。频率分析是检查被测波形的频率成分和强度的方法，可以提供识别物体振动是否处于正常工作状态的指标。