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机电接收原理在振动传感器中的运用

2024-04-15 10:26570工业品商城

一、关于传感器机械接收原理的解析

    振动传感器在检测技术领域堪称核心构件,其主要功能在于接收机械信号,并转化为相应比例的电信号。鉴于其同时具备机电转化的特性,因此我们有时候也会称其为换能器或拾振器。

    然而,振动传感器并非直接将原始待测的机械量转化为电信号,而是将原始机械量作为振动传感器的输入信号,随后经过机械接收环节处理,形成适应于进一步转换的机械量,最后经由机电变换环节完成最终的电量转换。因此,一款传感器的实际表现,受到机械接收环节以及机电变换环节工作性能的共同影响。

    首先,介绍一下相对式机械接收原理。由于机械运动是物质运动最为基本的形态,因此人们最早尝试采用机械手段对振动进行测量,进而研发出了机械式测振仪(比如盖格尔测振仪等)。传感器机械接收原理正是基于这一思想而产生的。相对式测振仪的工作原理是在测量过程中,将仪器牢固地固定在静止的支架上,使得触杆与被测物体的振动方向保持一致,借助弹簧的弹性力与被测物体表面紧密接触。当物体产生振动时,触杆便随之运动,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,通过分析这条记录曲线,我们可以计算出位移的大小及其频率等相关参数。

    由此可见,相对式机械接收部分所获取的数据实际上是被测物体相对于参考体的相对振动信息,只有当参考体处于绝对静止状态时,才能够准确测量到被测物体的绝对振动。然而,这就带来了一个问题,如果我们需要测量的是绝对振动,却无法找到一个真正意义上的静止参考点,那么这类仪器就失去了应用价值。例如,在内燃机车运行过程中测试其振动情况,或者在地震期间测量地面及建筑物的振动状况等等,这些场景中都难以找到一个真正的静止参考点。在这种情况下,我们必须使用另一类测量方式的测振仪进行测量,即惯性式测振仪。

    其次,我们来看一下惯性式机械接收原理。在惯性式机械测振仪的测量过程中,测振仪直接固定在被测振动物体的特定测点上。当传感器外壳随被测振动物体运动时,由弹性支撑的惯性质量块将会与外壳产生相对运动,此时安装在质量块上的记录笔便可记录下质量元件与外壳之间的相对振动位移幅度。接下来,我们可以利用惯性质量块与外壳之间的相对振动位移关系式,计算得出被测物体的绝对振动位移波形。

二、振动传感器的机电变换原理概述

    众所周知,振动传感器在机械接收原理方面主要涵盖了相对式以及惯性式两种形式,然而,在机电变换过程中,由于转换方式及特性的差异性,使得振动传感器的类别纷繁复杂,应用领域亦相当广阔。

     随着现代科技发展,振动测量领域中所采用的传感器已经远远超越了传统观念中孤立存在的机械测量装置,实际上,传感器只是整个测量系统中的一环,并且与其后的电子电路紧密相连。

    由于传感器内部机电变换原理的多样性,输出的电量表现也各具特色。有的通过机械量的变化转化为电动势或电荷的改变,有的则将机械振动量的变化转变为电阻、电感等电参数的变动。通常情况下,这些电量无法直接被后续的显示、记录、分析仪器所识别。因此,对于不同机电变换原理的传感器,我们需要配备专门的测量线路。测量线路的职责在于将传感器的输出电量最终转化为后续显示、分析仪器能够识别的一般电压信号。基于此,振动传感器可以根据其功能特点进行如下分类:

1. 按照机械接收原理划分:包括相对式和惯性式;

2. 依据机电变换原理区分:包括电动式、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式;

3. 根据所测机械量分类:包括位移传感器、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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