振動傳感器在測試技術(shù)中是關(guān)鍵部件，它具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動檢測可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)學(xué)、汽車、冶金，機器制造，，科研教學(xué)等諸多領(lǐng)域。

在任何一個振動測量系統(tǒng)中，排在前端的儀器就是測振傳感器。它在振動測量中起著舉足輕重的作用。隨著設(shè)備智能化水平和高可靠性要求的不斷提高，驅(qū)動電機在線狀態(tài)監(jiān)測、位置和轉(zhuǎn)速信號的實時反饋趨向為標(biāo)配，編碼器、超速開關(guān)、PT00、PTC、振動傳感器等電機附加裝置的應(yīng)用愈來愈普遍。了解這些附加裝置，實現(xiàn)與電機的有機融合，對設(shè)備生產(chǎn)廠商至關(guān)重要。

01

振動傳感器的作用

振動傳感器也稱測振器或測振儀。它的作用是把被測對象的機械振動量（位移、速度或加速度）準(zhǔn)確無誤地接受下來，并將此機械量轉(zhuǎn)換成電信號（電流或電壓）輸出或顯示出來。從能量觀點來看，振動傳感器實現(xiàn)了將機械能到電能的轉(zhuǎn)換，實質(zhì)上，可以把它看作一個換能器。

02

主要分類

振動傳感器按其功能有以下幾種分類方法：

按機械接收原理分：相對式、慣性式；

按所測機械量分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器。

按機電變換原理分：電動式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式、電阻式、光電式；

以上三種分類法中的傳感器是相容的

① 相對式

電動式傳感器基于電磁感應(yīng)原理，即當(dāng)運動的導(dǎo)體在固定的磁場里切割磁力線時，導(dǎo)體兩端就感生出電動勢，因此利用這一原理而生產(chǎn)的傳感器稱為電動式傳感器。

相對式電動傳感器從機械接收原理來說，是一個位移傳感器，由于在機電變換原理中應(yīng)用的是電磁感應(yīng)電律，其產(chǎn)生的電動勢同被測振動速度成正比，所以它實際上是一個速度傳感器。

② 慣性式

慣性式電動傳感器由固定部分、可動部分以及支承彈簧部分所組成。為了使傳感器工作在位移傳感器狀態(tài)，其可動部分的質(zhì)量應(yīng)該足夠的大，而支承彈簧的剛度應(yīng)該足夠的小，也就是讓傳感器具有足夠低的固有頻率。

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢為：u=Blx&r

式中B為磁通密度，l為線圈在磁場內(nèi)的有效長度， r x&為線圈在磁場中的相對速度。

從傳感器的結(jié)構(gòu)上來說，慣性式電動傳感器是一個位移傳感器。然而由于其輸出的電信號是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，根據(jù)電磁感應(yīng)電律，當(dāng)線圈在磁場中作相對運動時，所感生的電動勢與線圈切割磁力線的速度成正比。因此就傳感器的輸出信號來說，感應(yīng)電動勢是同被測振動速度成正比的，所以它實際上是一個速度傳感器。

③ 電渦流式

電渦流式振動傳感器是渦流效應(yīng)為工作原理的振動式傳感器，它屬于非接觸式傳感器。電渦流式振動傳感器是通過傳感器的端部和被測對象之間距離上的變化，來測量物體振動參數(shù)的。電渦流式振動傳感器主要用于振動位移的測量。

④ 電感式

電感式振動傳感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計的一種振動傳感器。電感式振動傳感器設(shè)置有磁鐵和導(dǎo)磁體，對物體進(jìn)行振動測量時，能將機械振動參數(shù)轉(zhuǎn)化為電參量信號。電感式振動傳感器能應(yīng)用于振動速度、加速度等參數(shù)的測量。

⑤ 電容式

電容式振動傳感器是通過間隙或公共面積的改變來獲得可變電容，再對電容量進(jìn)行測定而后得到機械振動參數(shù)的。電容式振動傳感器可以分為可變間隙式和可變公共面積式兩種，前者可以用來測量直線振動位移，后者可用于扭轉(zhuǎn)振動的角位移測定。

⑥ 壓電式

壓電式加速度傳感器的機械接收部分是慣性式加速度機械接收原理，機電部分利用的是壓電晶體的正壓電效應(yīng)。其原理是某些晶體（如人工極化陶瓷、壓電石英晶體等，不同的壓電材料具有不同的壓電系數(shù)，一般都可以在壓電材料性能表中查到。）在一定方向的外力作用下或承受變形時，它的晶體面或極化面上將有電荷產(chǎn)生，這種從機械能（力，變形）到電能（電荷，電場）的變換稱為正壓電效應(yīng)。而從電能（電場，電壓）到機械能（變形，力）的變換稱為逆壓電效應(yīng)。

因此利用晶體的壓電效應(yīng)，可以制成測力傳感器，在振動測量中，由于壓電晶體所受的力是慣性質(zhì)量塊的牽連慣性力，所產(chǎn)生的電荷數(shù)與加速度大小成正比，所以壓電式傳感器是加速度傳感器。

⑦ 電阻應(yīng)變式

電阻式應(yīng)變式傳感器是將被測的機械振動量轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻的變化量。實現(xiàn)這種機電轉(zhuǎn)換的傳感元件有多種形式，其中常見的是電阻應(yīng)變式的傳感器。

電阻應(yīng)變片的工作原理為：應(yīng)變片粘貼在某試件上時，試件受力變形，應(yīng)變片原長變化，從而應(yīng)變片阻值變化，實驗證明，在試件的彈性變化范圍內(nèi)，應(yīng)變片電阻的相對變化和其長度的相對變化成正比。

03

大型設(shè)備配套電機往往會配備振動傳感器，它可以在精密工業(yè)生產(chǎn)過程中通過電機振動參數(shù)反映出機器設(shè)備的不平衡、電氣缺陷、緊固件松動和其它異常現(xiàn)象。一般傳感器與控制器聯(lián)合使用，通過參數(shù)限定值設(shè)置，電機電源會在異常狀態(tài)時被強行切斷，對電機和設(shè)備起到保護(hù)作用。

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