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傳感器至少有機(jī)械量的接收和機(jī)電量的轉(zhuǎn)換二個單元構(gòu)成。機(jī)械接收單元感受機(jī)械振動,但只接收位移、速度、加速度中的一個量;機(jī)電轉(zhuǎn)換單元將接收到的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成模擬電氣量,如電荷、電動勢、電阻、電感、電容等;另外,還配有檢測放大電路或放大器,將模擬電氣量轉(zhuǎn)換、放大為后續(xù)分析儀器所需要的電壓信號,振動監(jiān)測中的所有振動信息均來自于此電壓信號。
測振儀傳感器的種類很多,且有不同的分類方法。 1、按工作原理的不同,可分為電渦流式、磁電式(電動式)、壓電式; 2、按參考坐標(biāo)的不同,可分為相對式與絕對式(慣性式); 3、按是否與被測物體接觸,可分為接觸式與非接觸式; 4、按測量的振動參數(shù)的不同,可分為位移、速度、加速度傳感器;以及由電渦流式傳感器和慣性式傳感器組合而成的復(fù)合式傳感器,等等。
測振儀傳感器的種類很多,且有不同的分類方法。
1、按工作原理的不同,可分為電渦流式、磁電式(電動式)、壓電式;
2、按參考坐標(biāo)的不同,可分為相對式與絕對式(慣性式);
3、按是否與被測物體接觸,可分為接觸式與非接觸式;
4、按測量的振動參數(shù)的不同,可分為位移、速度、加速度傳感器;以及由電渦流式傳感器和慣性式傳感器組合而成的復(fù)合式傳感器,等等。
在現(xiàn)場實際振動檢測中,常用的傳感器有磁電式速度傳感器(其中又以絕對式應(yīng)用較多)、測振儀壓電式加速度傳感器和電渦流式位移傳感器。其中,加速度傳感器應(yīng)用最廣,而大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子振動的測量幾乎都是渦流式傳感器。
磁電式速度傳感器的工作原理是,傳感器固定在被測物體上,物體振動時,固定在殼體7上的磁鋼5,隨殼體與物體一起振動,而由彈簧片2和線圈3組成的彈簧—質(zhì)量元件,與磁鋼的振動并不同步,而是發(fā)生相對運動,線圈切割磁鋼的磁力線而產(chǎn)生電動勢,在磁通量及線圈參數(shù)均為常數(shù)的情況下,電動勢的大小與線圈切割磁力線的相對速度成正比。此相對速度,對相對式,顯然是被測物體的相對振動速度;對絕對式來說,當(dāng)傳感器中的彈簧—質(zhì)量元件的固有頻率遠(yuǎn)小于被測物體的振動頻率時,線圈的振動速度會遠(yuǎn)小于磁鋼的振動速度,線圈與磁鋼之間的相對速度,接近于被測振動體相對于大地或慣性空間的絕對速度??傊?,可以認(rèn)為,磁電式速度傳感器的輸出電壓與被測物體的振動速度成正比。
速度傳感器通過積分電路可測得位移,通過微分電路可測得加速度。
某些晶體,在受到沿一定方向的外力作用時,其內(nèi)部的晶格會發(fā)生變化,產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時在晶體的兩個表面上產(chǎn)生了極性相反的電荷;當(dāng)外力消除后,又恢復(fù)到原來的不帶電狀態(tài);當(dāng)作用力方向改變時,所產(chǎn)生的電荷的極性也隨之改變;晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比,此現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。
測振儀壓電式加速度傳感器,就是根據(jù)壓電晶體受力后會在其兩個表面產(chǎn)生不同電荷的壓電效應(yīng)來實現(xiàn)機(jī)電轉(zhuǎn)換的。
其工作原理是,測振儀壓電式加速度傳感器的基座4固定或緊密接觸于被測物體,與物體一起振動,由壓緊彈簧1與慣性質(zhì)量塊2組成的彈簧—質(zhì)量元件,與基座的振動并不同步、而是發(fā)生相對運動,壓電晶體3受到質(zhì)量塊因相對振動加速度產(chǎn)生的慣性力作用而產(chǎn)生電荷,電荷量的大小與慣性力成正比。當(dāng)傳感器中的彈簧—質(zhì)量元件的固有頻率遠(yuǎn)大于被測物體的振動頻率時,質(zhì)量塊的振動位移會遠(yuǎn)小于基座的振動位移,質(zhì)量塊與基座之間的相對振動接近于基座、即被測物體的振動。因此,測振儀壓電式加速度傳感器的輸出電壓與被測物體的振動加速度成正比。
加速度傳感器通過積分電路可測得速度,通過二次積分電路可測得位移。
測振儀壓電式加速度傳感器的優(yōu)點:
? ? ? 體積小,重量輕,頻率響應(yīng)范圍寬。適于測量高頻、沖擊信號,例如齒輪、滾動軸承的振動測量,耐溫、耐蝕性較好,不易損壞,在實際測量中應(yīng)用最廣泛。由于壓電晶體產(chǎn)生的電荷量很小,加速度傳感器需要配置電荷放大器,因此造成內(nèi)阻抗高、電荷放大器前的連接電纜容易受到外部電磁干擾?,F(xiàn)在,許多加速度傳感器把放大電路集成到傳感器內(nèi),抗干擾能力得到大幅度的提高。測振儀壓電式加速度傳感器的頻響特性范圍,下限由電荷放大器決定,上限由傳感器的固有頻率及安裝諧振頻率決定。即傳感器與被測物體的接觸及固定狀況會大大影響高頻測量的范圍,其中鋼螺栓聯(lián)接固定方式的高頻測量范圍最高,可達(dá)10000Hz,磁鐵固定式為2000Hz,手持式最低,僅數(shù)百Hz。