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振动传感器

/vibration sensor/
条目作者赵玉龙

赵玉龙

最后更新 2022-12-23
浏览 156
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能感受机械运动振动的参量(振动速度、频率、加速度等)并转换成电信号的传感器。

英文名称
vibration sensor
所属学科
机械工程

由于它也是一种机电转换装置,所以有时也称它为换能器、拾振器等。

振动传感器并不是直接将要测的原始机械量转变为电量,而是将该机械量作为振动传感器的输入量,然后由机械接收部分加以接收,形成另一个适合于转换的机械量,最后由机电转换部分再将机械量转换为电量。因此,振动传感器的工作性能是由机械接收部分和机电转换部分的工作性能来决定的。

振动传感器的机械接收原理主要分为相对式和惯性式。

①相对式。测量时把仪器固定在不动的支架上,使动杆与被测物体的振动方向一致,借动杆改变敏感元件的参数,并由转换元件将变化的参数转换成电信号,根据这个电信号就可以计算出加速度及频率等参数。

②惯性式。其原理是将测振传感器直接固定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,弹性支承的惯性质量块将与外壳发生相对运动,与质量块相连的敏感元件参数就会发生变化,通过转换元件就可以得到相应变化的电信号,即可求出被测物体的振动参数。

在机电变换方面,由于变换方法和性质不同,其种类繁多,应用极其广泛。比如可分为电动式、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式和光电式等。

振动传感器按各种参数的测量方法及测量过程的物理性质来分,可以分成三类。

①机械式。将工程振动的参量转换成机械信号,再经机械系统放大后,进行测量。常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪。能测量的频率较低,精度也较差。但在现场测试时较为简单方便。

②光学式。将工程振动的参量转换为光学信号,经光学系统放大后显示和记录。如读数显微镜和激光测振仪等。

③电测式。将工程振动的参量转换成电信号,经电子线路放大后显示和记录。电测法的优点在于先将机械振动量转换为电量(电动势、电荷及其他电量),然后再对电量进行测量,从而得到所要测量的机械量。这是应用的最广泛的测量方法。

计量学通常将振动分为高频、中频和低频三个频段。高频(5000~50000赫兹)主要应用于航空航天领域;中频(20~5000赫兹)主要应用于电子通信、交通车辆和机械制造等领域;低频(0.1~20赫兹)主要应用于水利水电、桥梁大坝和环境监测等领域。

典型的振动检测应用和功能包括:①检测不良振动,以便对工业设备和机械进行预见性、预防性维护;②检测异常振动,避免发生安全或安保事故;③检测声波振动信号,用于触发事件;④结构健康状况监控;⑤地质地震设备。

微机电系统(MEMS)加速度计作为振动传感器的一种,由于其体积小、质量轻、成本低及可靠性高等优点,被广泛应用于自动控制、汽车及其他车辆、振动及地震测试、科学测量等方面。

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