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振动传感器的结构分类有哪些测量振动的方式有哪些

2021-11-24 来源:宜兴市机械信息网

2019-04-28 19:39:49来源:贤集网 赵媛

振动传感器是一种目前广泛应用的报警检测传感器,它通过内部的压电陶瓷片加弹簧重锤结构感受机械运动振动的参量(如振动速度、频率、加速度等)并转换成可用输出信号,然后经过LM358等运放放大并输出控制信号。由于振动传感器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。振动传感器在测试技术中是关键部件之一,它具有成本低、灵敏度高、工作稳定可靠,振动检测可调节范围大的优点,被大量应用到汽、摩托车车防盗系统上,目前百分之八十的车辆报警器都用这类传感器。接下来贤集网小编来为大家介绍振动传感器的结构分类、测量振动的方式、安装注意事项、校验方法。一起来了解下吧!

振动传感器的结构分类

1、相对式电动传感器

相对式电动式传感器基于电磁感应原理,即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时,导体两端就感生出电动势,因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。相对式电动传感器从机械接收原理来说,是一个位移传感器,由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律,其产生的电动势同被测振动速度成正比,所以它实际上是一个速度传感器。

2、电涡流式传感器

电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器,它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽(0~10kHZ),线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点,主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。

3、电感式传感器

电感式传感器依据传感器的相对式机械接收原理,电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此,电感传感器有二种形式,一是可变间隙,二是可变导磁面积。

4、电容式传感器

电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。

5、惯性式电动传感器

惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态,其可动部分的质量应该足够的大,而支承弹簧的刚度应该足够的小,也就是让传感器具有足够低的固有频率。根据电磁感应定律,感应电动势为:u=Blx&r式中B为磁通密度,l为线圈在磁场内的有效长度,rx&为线圈在磁场中的相对速度。从传感器的结构上来说,惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生,根据电磁感应电律,当线圈在磁场中作相对运动时,所感生的电动势与线圈切割磁力线的速度成正比。因此就传感器的输出信号来说,感应电动势是同被测振动速度成正比的,所以它实际上是一个速度传感器。

6、压电式加速度传感器

压电式加速度传感器的机械接收部分是惯性式加速度机械接收原理,机电部分利用的是压电晶体的正压电效应。其原理是某些晶体(如人工极化陶瓷、压电石英晶体等,不同的压电材料具有不同的压电系数,一般都可以在压电材料性能表中查到。)在一定方向的外力作用下或承受变形时,它的晶体面或极化面上将有电荷产生,这种从机械能(力,变形)到电能(电荷,电场)的变换称为正压电效应。而从电能(电场,电压)到机械能(变形,力)的变换称为逆压电效应。因此利用晶体的压电效应,可以制成测力传感器,在振动测量中,由于压电晶体所受的力是惯性质量块的牵连惯性力,所产生的电荷数与加速度大小成正比,所以压电式传感器是加速度传感器。

7、压电式力传感器

在振动试验中,除了测量振动,还经常需要测量对试件施加的动态激振力。压电式力传感器具有频率范围宽、动态范围大、体积小和重量轻等优点,因而获得广泛应用。压电式力传感器的工作原理是利用压电晶体的压电效应,即压电式力传感器的输出电荷信号与外力成正比。

8、阻抗头传感器

阻抗头是一种综合性传感器。它集压电式力传感器和压电式加速度传感器于一体,其作用是在力传递点测量激振力的同时测量该点的运动响应。因此阻抗头由两部分组成,一部分是力传感器,另一部分是加速度传感器,它的优点是,保证测量点的响应就是激振点的响应。使用时将小头(测力端)连向结构,大头(测量加速度)与激振器的施力杆相连。从“力信号输出端”测量激振力的信号,从“加速度信号输出端”测量加速度的响应信号。注意,阻抗头一般只能承受轻载荷,因而只可以用于轻型的结构、机械部件以及材料试样的测量。无论是力传感器还是阻抗头,其信号转换元件都是压电晶体,因而其测量线路均应是电压放大器或电荷放大器。

9、电阻应变式传感器

电阻式应变式传感器是将被测的机械振动量转换成传感元件电阻的变化量。实现这种机电转换的传感元件有多种形式,其中*常见的是电阻应变式的传感器。电阻应变片的工作原理为:应变片粘贴在某试件上时,试件受力变形,应变片原长变化,从而应变片阻值变化,实验证明,在试件的弹性变化范围内,应变片电阻的相对变化和其长度的相对变化成正比。

振动传感器测量振动的方式

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,常用的仪器有杠杆测振仪和盖格尔测振仪,这种方法测量频率较低,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。

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。

振动传感器安装注意事项

1、振动传感器装置方向与要求丈量方向应一致

当传感器方向稍偏离丈量方向时,轴承振动往往在某一方向上特别明显。仪表指示值就会发生较大的变化,特别是采用手扶传感器时,由于轴承温度升高时橡皮泥软化,也会使传感器发生倾斜而偏离丈量方向。所以在测振时应随时注意传感器的装置方向。

2 、防止振动传感器固定不稳和发生共振

传感器都必须紧密的固定在被测物体上,不管是采用哪一种方式与轴承连接。不能有松动,否则会引起传感器的撞击,使丈量结动平衡仪果失准。有时会引起传感器的共振,传感器采用单个螺栓固定。传感器发生较明显的横向振动。引起丈量误差。为了防止传感器的共振,其连接螺栓不能小于M8而且传感器与被测物体之间的接触面一定要平整,接触面的直径不能小于20mm如果采用外加的冶具让传感器固定在轴承上,冶具高度应尽量降低,否则会将被测振动放大。

3、振动传感器的互换性

目前在机组振动测试中采用几个至十几个传感器丈量点振动。对同一点振动来说,为了减轻测试的劳动强度。当采用不同的振动传感器丈量时,各个传感器灵敏度和相位特性应统一,只有经过严格试验的测试中才能互换,否则会引起较大的丈量误差。为了防止因传感器互换性不好而引起的丈量误差,传感器应对号入座(测点)但其丈量结果只能作纵向(前后)比拟,为了横向比拟,zui好采用同一个传感器丈量各点振动。

4、丈量点位置前后须一致

因此凡是采用手扶、橡皮泥粘接和水磁吸盘固定振动传感器,一般设备的轴承在不同的位置振动有较大的差异。都应标出测量点的位置,防止因前后丈量点位置不同而发生误差。这一点对于振动故障诊断和转子平衡中的振动丈量尤为重要。

振动传感器校验方法

校验也称为校准、标定,它是通过试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系,同时也确定出不同使用条件下的误差关系。振动测量中所使用的各类传感器,它的各项性能指标如灵敏度、线性范围、频率响应特性等,对测量数据的精度和可靠性直接产生影响。根据国家计量检定规程(JJG134-87,JJG297-91),传感器校验的周期一般为一年,振动传感器的技术指标很多,因此校准的内容也很多,主要包括以下几个性能指标的校准:

1、灵敏度。它是指在规定的频率范围和周围环境条件下输出量(电压、电荷)与输入量(振动的位移、速度、加速度等)的比值。

2、频率特性。频率特性分为幅频特性和相频特性,幅频特性是传感器灵敏度随频率变化的特性;性频特性是输入量与输出量之间的相位差随频率的变化的特性,一般指考虑校验幅频特性。

3、线性范围。线性范围是指传感器输入量与输出量之间保持线性关系的最大机械输入量的变化范围。

4、横向灵敏度。它是指传感器承受与主轴方向垂直的振动时,其输入与输出振动之间的比值。

5、环境因素的影响。在高温、高压、水下以及强磁场环境中使用时,要考虑环境参数对传感器的影响,并且要做出相应的修正,以便修正最后测得的数据。

通常情况下,只是对传感器的灵敏度、频率特性和线性范围三项内容进行校验。振动传感器的校验一般是在标准振动台或冲击台上进行的。目前传感器校验的方法主要有绝度法校准、比较法校准、随机法校准、互易法校准和重力法校准等方法。

上述是贤集网小编为大家讲解的振动传感器的结构分类、测量振动的方式、安装注意事项、校验方法。希望这些知识能够帮助到大家!要知道,振动传感器是一种能感受机械运动振动的参量(振动速度、频率,加速度等)并转换成可用输出信号的传感器。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。

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