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振动传感器原理及应用

2023-11-30 10:201100工业品商城

   在高度发达的现代工业中,现代检测技术向数字化、信息化方向发展已成为必然的发展趋势。 测试系统的前端是传感器,它是整个测试系统的灵魂,被世界各国列为尖端技术,特别是近年来发展迅速的IC技术和计算机技术 ,为传感器的发展提供了良好可靠的科技基础。 传感器的发展日益增多,数字化、多功能化、智能化是现代传感器发展的重要特征。

  1、工程振动测试方法

  在工程振动测试领域,测试手段和方法多种多样,但根据各种参数的测量方法和测量过程的物理性质可分为三类。

  1、机械测量法

  将工程振动参数转换为机械信号,然后由机械系统放大进行测量和记录。 常用的仪器有杠杆式测振仪和盖革测振仪,它们可以测量较低的频率,精度较高。 不同之处。 但对于现场测试来说更简单、更方便。

  2. 光学测量方法

  将工程振动参数转换为光信号,然后由光学系统放大进行显示和记录。 如读数显微镜、激光测振仪等。

  3、电学测量方法

  将工程振动参数转换成电信号,经电子电路放大后显示和记录。 电学测量方法的关键是首先将机械振动量转换为电功率(电动势、电荷等电量),然后测量电量以获得待测机械量。 这是目前应用最广泛的测量方法。

  虽然上述三种测量方法的物理性质不同,但它们所组成的测量系统基本相同。 它们都包括三个环节:振动拾取、测量放大电路、显示和记录。

  1. 振动拾取连杆。 测得的机械振动量被转换成机械、光学或电信号。 完成这种转换的设备称为传感器。

  2. 测量线。 测量电路的类型有很多种,都是针对各种传感器的转换原理而设计的。 例如专门配备压电传感器的测量电路包括电压放大器、电荷放大器等; 此外,还有积分电路、微分电路、滤波电路、归一化装置等。

  3、信号分析、显示、记录环节。 测量线输出的电压信号可根据测量要求输入信号分析仪或发送至显示仪器(如电子电压表、示波器、相位计等)和记录设备(如光纤示波器、录音机)  、X-Y记录仪等)等。必要时还可以记录在磁带上,然后输入信号分析仪进行各种分析处理,得到最终结果。

2、传感器机械接收原理

  振动传感器是测试技术中的关键部件之一。 它的主要功能是接收机械量,并将其转换成与其成比例的电气量。 因为它也是一种机电转换器件。 所以我们有时也称其为换能器、振动拾音器等。

  振动传感器并不直接将原始待测机械量转换为电能,而是将原始待测机械量作为振动传感器的输入量,然后由机械接收部分接收,形成另一个合适的机械量。 用于转换。  ,最后机电转换部分将其转化为电能。 因此,传感器的工作性能由机械接收部分和机电转换部分的工作性能决定。

  1、相对机械接收原理

  由于机械运动是最简单的物质运动形式,人们首先想到用机械的方法来测量振动,从而创造了机械振动计(如盖革振动计等)。 传感器的机械接收原理就是基于此。 相对振动计的工作原理是测量时将仪器固定在固定支架上,使接触杆的振动方向与被测物体一致,利用弹簧的弹力接触表面 被测量物体的。 当物体振动时,接触杆随之移动,并推动移动纸带上的记录笔杆,描绘出振动物体随时间的位移曲线。 根据这条记录曲线,可以计算出位移的大小和频率等参数。

  可见,相对机械接收部的测量结果就是被测物体相对于参考体的相对振动。 只有当参考体绝对静止时,才能测量被测物体的绝对振动。 这样一来,就出现了一个问题。 当需要测量的是绝对振动,但又找不到固定的参考点时,这类仪器就没用了。 例如:测试运行中的内燃机车的振动、测量地震时地面和建筑物的振动……没有固定的参考点。 有电压放大器、电荷放大器等; 此外,还有积分电路、微分电路、滤波电路、归一化装置等。

  3、信号分析、显示、记录环节。 测量线输出的电压信号可根据测量要求输入信号分析仪或发送至显示仪器(如电子电压表、示波器、相位计等)和记录设备(如光纤示波器、录音机)  、X-Y记录仪等)等。必要时还可以记录在磁带上,然后输入信号分析仪进行各种分析处理,得到最终结果。

2、传感器机械接收原理

  振动传感器是测试技术中的关键部件之一。 它的主要功能是接收机械量,并将其转换成与其成比例的电气量。 因为它也是一种机电转换器件。 所以我们有时也称其为换能器、振动拾音器等。

  振动传感器并不直接将原始待测机械量转换为电能,而是将原始待测机械量作为振动传感器的输入量,然后由机械接收部分接收,形成另一个合适的机械量。 用于转换,最后机电转换部分将其转化为电能。 因此,传感器的工作性能由机械接收部分和机电转换部分的工作性能决定。

  1、相对机械接收原理

  由于机械运动是最简单的物质运动形式,人们首先想到用机械的方法来测量振动,从而创造了机械振动计(如盖革振动计等)。 传感器的机械接收原理就是基于此。 相对振动计的工作原理是测量时将仪器固定在固定支架上,使接触杆的振动方向与被测物体一致,利用弹簧的弹力接触表面 被测量物体的。 当物体振动时,接触杆随之移动,并推动移动纸带上的记录笔杆,描绘出振动物体随时间的位移曲线。 根据这条记录曲线,可以计算出位移的大小和频率等参数。

  可见,相对机械接收部的测量结果就是被测物体相对于参考体的相对振动。 只有当参考体绝对静止时,才能测量被测物体的绝对振动。 这样一来,就出现了一个问题。 当需要测量的是绝对振动,但又找不到固定的参考点时,这类仪器就没用了。 例如:测试运行中的内燃机车的振动、测量地震时地面和建筑物的振动……没有固定的参考点。 在这种情况下,我们必须使用测振仪的另一种测量方法来测量,即使用惯性测振仪。

  2、惯性机械接收原理

  用惯性机械振动计测量振动时,将振动计直接固定在被测振动物体的测量点上。 当传感器外壳随着被测振动物体移动时,弹性支撑的惯性质量块将与外壳相对。 如果质量块发生移动,安装在质量块上的记录笔可以记录质量块与壳体的相对振动位移幅度。 然后,利用惯性质量块与壳体的相对振动位移之间的关系,可以计算出被测物体的绝对振动位移。 振动位移波形。

3、振动传感器机电转换原理

  一般来说,振动传感器从机械接收原理上来说只有两种类型:相对型和惯性型。 但就机电转换而言,由于转换方式和性质不同,种类繁多,应用范围极其广泛。

  现代振动测量中使用的传感器不再是传统概念中独立的机械测量装置。 它只是整个测量系统中的一个环节,与后续的电子电路密切相关。

  由于传感器内部机电转换原理不同,输出功率也不同。 有的将机械量的变化转化为电动势和电荷的变化,有的将机械振动量的变化转化为电阻、电感等电参数的变化。 一般来说,这些电量无法被后续的显示、记录、分析仪器直接接受。 因此,不同机电转换原理的传感器必须配备专门配置的测量电路。 测量电路的作用是将传感器的输出功率转换成后续显示和分析仪器可以接受的通用电压信号。 因此,振动传感器按其功能可分为以下几类:

  按机械接收原理分:相对式和惯性式;

  按机电转换原理分:电式、压电式、涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式;

  按被测机械量分: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。


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