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振动传感器种类及原理应用
发布时间:2024-01-21
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本文摘要:在高度发展的现代工业中,现代测试技术向数字化、信息化方向发展已是必定发展趋势,而测试系统的最前端是传感器,它是整个测试系统的灵魂,被世界各国列入尖端技术,尤其是近几年较慢发展的IC技术和计算机技术,为传感器的发展获取了较好与可信的科学技术基础。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最重要特征。 一、工程振动测试方法 在工程振动测试领域中,测试手段与方法多种多样,但是按各种参数的测量方法及测量过程的物理性质来分,可以分为三类。

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在高度发展的现代工业中,现代测试技术向数字化、信息化方向发展已是必定发展趋势,而测试系统的最前端是传感器,它是整个测试系统的灵魂,被世界各国列入尖端技术,尤其是近几年较慢发展的IC技术和计算机技术,为传感器的发展获取了较好与可信的科学技术基础。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最重要特征。  一、工程振动测试方法  在工程振动测试领域中,测试手段与方法多种多样,但是按各种参数的测量方法及测量过程的物理性质来分,可以分为三类。

  1、机械式测量方法  将工程振动的参量转换成机械信号,再行经机械系统缩放后,展开测量、记录,常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪,它能测量的频率较低,精度也较好。但在现场测试时较为简单便利。

  2、光学式测量方法  将工程振动的参量切换为光学信号,经光学系统缩放后表明和记录。如读数显微镜和激光测振仪等。  3、电测方法  将工程振动的参量转换成电信号,经电子线路缩放后表明和记录。

电测法的要点在于再行将机械振动量切换为电量(电动势、电荷、及其它电量),然后再对电量展开测量,从而获得所要测量的机械量。这是目前应用于得最普遍的测量方法。  上述三种测量方法的物理性质虽然各不相同,但是,构成的测量系统基本相同,它们都包括拾衡、测量缩放线路和表明记录三个环节。  1、拾衡环节。

把被测的机械振动量切换为机械的、光学的或电的信号,已完成这项切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转换原理而设计的。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,还有分数线路、微分线路、滤波线路、归一化装置等等。  3、信号分析及表明、记录环节。

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从测量线路输入的电压信号,可按测量的拒绝输出给信号分析仪或运送给表明仪器(如电子电压表、示波器、振幅收等)、记录设备(如光线示波器、磁带记录仪、XY记录仪等)等。也可在适当时记录在磁带上,然后再输入到信号分析仪展开各种分析处置,从而获得最后结果。

  二、传感器的机械接管原理  振动传感器在测试技术中是关键部件之一,它的起到主要是将机械量接管下来,并切换为与之出比例的电量。由于它也是一种机电切换装置。所以我们有时也称之为它为换能器、拾振器等。

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  振动传感器并不是必要将完整要测的机械量改变为电量,而是将完整要测的机械量当作振动传感器的输入量,然后由机械接管部分加以接管,构成另一个适合于转换的机械量,最后由机电转换部分再行将转换为电量。因此一个传感器的工作性能是由机械接管部分和机电转换部分的工作性能来要求的。  1、相对式机械接管原理  由于机械运动是物质运动的最简单的形式,因此人们年所想起的是用机械方法测量振动,从而生产出有了机械式测振仪(如盖格尔测振仪等)。传感器的机械接管原理就是创建在此基础上的。

相对式测振仪的工作接管原理是在测量时,把仪器相同在一动的支架上,使触杆与被测物体的振动方向完全一致,并借弹簧的弹性力与被测物体表面互为认识,当物体振动时,触杆就追随它一起运动,并推展记录笔杆在移动的纸带上描绘出振动物体的偏移随时间的变化曲线,根据这个记录曲线可以计算出来出有偏移的大小及频率等参数。  由此可知,相对式机械接管部分所测出的结果是被测物体相对于参照体的比较振动,只有当参照体意味著一动时,才能测出被测物体的意味著振动。这样,就再次发生一个问题,当必须测量的是意味著振动,但又去找将近一动的参考点时,这类仪器就无用武之地。

例如:在行经的内燃机车上测试内燃机车的振动,在地震时测量地面及楼房的振动,都不不存在一个一动的参考点。在种情况下,我们必需用另一种测量方式的测振仪展开测量,即利用惯性式测振仪。  2、惯性式机械接管原理  惯性式机械测振仪测振时,是将测振仪必要相同在被测振动物体的测点上,当传感器外壳随被测振动物体运动时,由弹性受力的惯性质量块将与外壳再次发生相对运动,则装有在质量块上的记录笔就可记录下质量元件与外壳的比较振动偏移幅值,然后利用惯性质量块与外壳的比较振动偏移的关系式,才可算出被测物体的意味著振动偏移波形。  三、振动传感器的机电转换原理  一般来说,振动传感器在机械接管原理方面,只有相对式、惯性式两种,但在机电转换方面,由于转换方法和性质有所不同,其种类多样,应用于范围也极为普遍。

  在现代振动测量中所用的传感器,已不是传统概念上独立国家的机械测量装置,它仅有是整个测量系统中的一个环节,且与先前的电子线路密切涉及。  由于传感器内部机电转换原理的有所不同,输入的电量也各不相同。有的是将机械量的变化转换为电动势、电荷的变化,有的是将机械振动量的变化转换为电阻、电感等电参量的变化。

一般说来,这些电量并无法必要被先前的表明、记录、分析仪器所拒绝接受。因此针对有所不同机电转换原理的传感器,必需附以专配的测量线路。测量线路的起到是将传感器的输入电量最后变成先前表明、分析仪器所能拒绝接受的一般电压信号。因此,振动传感器按其功能可有以下几种分类方法:  按机械接管原理分:相对式、惯性式;  按机电转换原理分:电动式、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式;  按所测机械量分:偏移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、突发事件传感器、扭振传感器、扭矩传感器。


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