振动的表征与振动传感器分类及选择

振动的表述包括：振动位移，振动速度，振动加速度。因此，振动传感器有振动位移、振动速度和振动加速度传感器。振动位移传感器是振动位移变化与输出电压的变化关系，振动速度传感器根据相对运动切割磁力线产生电压的变化，振动加速度传感器根据形变与电荷的关系。通过硬件或软件振动速度传感器积分可以得到位移，加速度传感器通过一次积分可以得到振动速度，二次积分可以得到振动位移。因为需要测量加速度，所以必须有振动加速度传感器。位移的测量：如果是非接触测量间隙的变化，必须用振动位移传感器；如果是接触测量，可以用加速度传感器通过两次积分得到，也可以采用速度传感器一次积分得到，具体使用何种方式，取决于测量对象。一般情况，如果包括齿轮或滚动轴承，使用加速度传感器，否则用速度传感器。

一、振动位移、振动速度、振动加速度

振动位移具体地反映了振动幅度的大小，振动速度反映了能量的大小，振动加速度反映了冲击力的大小。也可以认为，在低频范围内，振动强度与位移成正比；在中频范围内，振动强度与速度成正比；在高频范围内，振动强度与加速度成正比。振动位移具体地反映了振动幅度的大小，振动速度反映了能量的大小，振动加速度反映了冲击力的大小。据此，在工厂的实际应用中，通常情况下，大机组转子的振动用振动位移的峰值(μm)表示，用装在轴承上的非接触式电涡流位移传感器来测量转子轴颈的振动；大机组轴承箱及缸体、中小型机泵的振动用振动速度的有效值[mm/s]表示，用装在机器壳体上的磁电式速度传感器或压电式加速度传感器来测量；齿轮的振动用振动加速度的单峰值(g)表示，用加速度传感器来测量。电涡流式振动传感器是涡流效应为工作原理的振动式传感器，它属于非接触式传感器。电涡流式振动传感器是通过传感器的端部和被测对象之间间隔上的变化来衡量物体振动参数的。电涡流式振动传感器主要用于振动位移的测量，电感式振动传感器是依据电磁感应原理设计的一种振动传感器。电感式振动传感器设置有磁铁和导磁体，对物体进行振动测量时，能将机械振动参数转化为电参量信号。电感式振动传感器能应用于振动速度、加速度等参数的测量。压电式振动传感器是利用压电晶体的压电效应来完成振动测量的，当被测物体的振动对压电式振动传感器形成压力后，压电晶体元件就会产生相应的电荷，电荷数可换算为振动参数。压电式振动传感器还可以分为压电式加速度传感器、压电式力传感器和阻抗头。

二、压电加速度传感器动态范围与选择

在被测加速度很小或很大时,必须考虑加速度传感器的动态范围。从理论上讲,压电加速度传感器的输出线性范围的下限可以到零,但实际上动态范围的下限取决于连接电缆和测量电路的电噪声。因此测量小加速度时不宜选用动态范围太大的传感器。加速度传感器动态在被测加速度很小或很大时,必须考虑加速度传感器的动态范围。除以上主要特性参数外,在选择加速度传感器时还需要考虑使用环境。其中最重要的是温度环境。一般通用压电加速度传感器的使用温度上限在200℃左右。温度再高，由于压电陶瓷的极性减弱，会导致灵敏度永久性下降。此外在选择加速度传感器时，有时还需考虑基座应变、磁场噪声等环境因素的影响。为了得到精确可靠的振动测量结果，必须保证传感器的正确安装。以压电式加速度传感器为例，安装时必须使其灵敏度主轴与测量方向一致。此外应使传感器与被测量体之间有刚性传递,以保证传感器正确感受被测量体的振动。

三、振动传感器的类型与选择

风机、汽轮机、水轮机、压缩机、水泵、电机等大型旋转机械中因机械振动问题而引起的事故日益突出。因此振动测量已经成为旋转机械不可缺少的重要环节。合理地选择振动传感器，不但可以获得准确的测试结果，减少机器停机时间，提高生产效率。振动传感器按工作原理分有磁电型、电涡流型、压电型、电容型、电感型等五种。电容型、电感型因受周围介质影响较大，目前已很少采用。磁电式振动传感器安装简单，可适用于绝大多数机器的环境条件。振动信号不需要经任何处理可以传送到需要的地方。电式振动传感器存在活动部件易损坏，低频响应不好。一般速度传感器在10Hz以下将产生较大的振幅和相位误差。电涡流传感器输出信号与振动位移成正比，对于采用振幅描述振动状态的大多数机器来说，它可以获得较高的输出信号。可以直接测量转轴振动，而且能作静态和动态测量，适用于绝大多数机器的环境条件。.结构简单、对于汽轮发电机组振动来说，具有合适的频响范围，标定较容易除测量振动和部件静态位置外，还可测量轴中心的位置，起动过程中轴中心的移动轨迹，轴承中心的变化等。此外，还可以作为转速测量和振动相位测量的键相信号。。电涡流传感器需外加电源，安装比较麻烦，要求十分严格，而且必须配前置器。当测量振动物体材料不同时，影响传感器线性范围和灵敏度，需要重新标定。压电式振动传感器具有体积小，重量轻。可以适用于某些受附加在质量影响较大的振动测试系统中。同时具有比磁电式速度传感器响应频率范围宽、机械运动部件不易损坏。压电式振动传感器的安装方法和导线敷设方式，对测量结果有较大的影响，对汽轮发电机来说，其工作频率范围显得太高，标定困难。本文由泽天传感整理，转载请保留出处。