振動(dòng)傳感器的原理是什么?振動(dòng)傳感器有哪些分類?
振動(dòng)傳感器是傳感器中的一種,通過(guò)振動(dòng)傳感器可以對(duì)振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量,進(jìn)而分析。為增進(jìn)大家對(duì)振動(dòng)傳感器的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)振動(dòng)傳感器的原理、振動(dòng)傳感器的分類予以介紹。如果你對(duì)振動(dòng)傳感器具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、振動(dòng)傳感器原理
振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測(cè)的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?,而是將原始要測(cè)的機(jī)械量做為振動(dòng)傳感器的輸入量,然后由機(jī)械接收部分加以接收,形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量,最后由機(jī)電變換部分再將變換為電量。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來(lái)決定的。
1、相對(duì)式機(jī)械接收原理
由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最簡(jiǎn)單的形式,因此人們最先想到的是用機(jī)械方法測(cè)量振動(dòng),從而制造出了機(jī)械式測(cè)振儀(如蓋格爾測(cè)振儀等)。傳感器的機(jī)械接收原理就是建立在此基礎(chǔ)上的。相對(duì)式測(cè)振儀的工作接收原理是在測(cè)量時(shí),把儀器固定在不動(dòng)的支架上,使觸桿與被測(cè)物體的振動(dòng)方向一致,并借彈簧的彈性力與被測(cè)物體表面相接觸,當(dāng)物體振動(dòng)時(shí),觸桿就跟隨它一起運(yùn)動(dòng),并推動(dòng)記錄筆桿在移動(dòng)的紙帶上描繪出振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間的變化曲線,根據(jù)這個(gè)記錄曲線可以計(jì)算出位移的大小及頻率等參數(shù)。
由此可知,相對(duì)式機(jī)械接收部分所測(cè)得的結(jié)果是被測(cè)物體相對(duì)于參考體的相對(duì)振動(dòng),只有當(dāng)參考體絕對(duì)不動(dòng)時(shí),才能測(cè)得被測(cè)物體的絕對(duì)振動(dòng)。這樣,就發(fā)生一個(gè)問(wèn)題,當(dāng)需要測(cè)的是絕對(duì)振動(dòng),但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)時(shí),這類儀器就無(wú)用武之地。例如:在行駛的內(nèi)燃機(jī)車上測(cè)試內(nèi)燃機(jī)車的振動(dòng),在地震時(shí)測(cè)量地面及樓房的振動(dòng)……,都不存在一個(gè)不動(dòng)的參考點(diǎn)。在這種情況下,我們必須用另一種測(cè)量方式的測(cè)振儀進(jìn)行測(cè)量,即利用慣性式測(cè)振儀。
2、慣性式機(jī)械接收原理
慣性式機(jī)械測(cè)振儀測(cè)振時(shí),是將測(cè)振儀直接固定在被測(cè)振動(dòng)物體的測(cè)點(diǎn)上,當(dāng)傳感器外殼隨被測(cè)振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),由彈性支承的慣性質(zhì)量塊將與外殼發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),則裝在質(zhì)量塊上的記錄筆就可記錄下質(zhì)量元件與外殼的相對(duì)振動(dòng)位移幅值,然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對(duì)振動(dòng)位移的關(guān)系式,即可求出被測(cè)物體的絕對(duì)振動(dòng)位移波形。
二、振動(dòng)傳感器分類
振動(dòng)傳感器的種類豐富,按照工作原理的不同,能分為電渦流式振動(dòng)傳感器、電感式振動(dòng)傳感器、電容式振動(dòng)傳感器、壓電式振動(dòng)傳感器和電阻應(yīng)變式振動(dòng)傳感器等。以下是這幾種振動(dòng)傳感器的工作原理和用途。
1、電渦流式振動(dòng)傳感器
電渦流式振動(dòng)傳感器是渦流效應(yīng)為工作原理的振動(dòng)式傳感器,它屬于非接觸式傳感器。電渦流式振動(dòng)傳感器是通過(guò)傳感器的端部和被測(cè)對(duì)象之間距離上的變化,來(lái)測(cè)量物體振動(dòng)參數(shù)的。電渦流式振動(dòng)傳感器主要用于振動(dòng)位移的測(cè)量。
2、電感式振動(dòng)傳感器
電感式振動(dòng)傳感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)傳感器。電感式振動(dòng)傳感器設(shè)置有磁鐵和導(dǎo)磁體,對(duì)物體進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí),能將機(jī)械振動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電參量信號(hào)。電感式振動(dòng)傳感器能應(yīng)用于振動(dòng)速度、加速度等參數(shù)的測(cè)量。
3、電容式振動(dòng)傳感器
電容式振動(dòng)傳感器是通過(guò)間隙或公共面積的改變來(lái)獲得可變電容,再對(duì)電容量進(jìn)行測(cè)定而后得到機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的。電容式振動(dòng)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(lái)測(cè)量直線振動(dòng)位移,后者可用于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的角位移測(cè)定。
4、壓電式振動(dòng)傳感器
壓電式振動(dòng)傳感器是利用晶體的壓電效應(yīng)來(lái)完成振動(dòng)測(cè)量的,當(dāng)被測(cè)物體的振動(dòng)對(duì)壓電式振動(dòng)傳感器形成壓力后,晶體元件就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電荷,電荷數(shù)即可換算為振動(dòng)參數(shù)。壓電式振動(dòng)傳感器還可以分為壓電式加速度傳感器、壓電式力傳感器和阻抗頭。
5、電阻應(yīng)變式振動(dòng)傳感器
電阻應(yīng)變式振動(dòng)傳感器是以電阻變化量來(lái)表達(dá)被測(cè)物體機(jī)械振動(dòng)量的一種振動(dòng)傳感器。電阻應(yīng)變式振動(dòng)傳感器的實(shí)現(xiàn)方式很多,可以應(yīng)用各種傳感元件,其中較為常見(jiàn)的是電阻應(yīng)變。
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(dòng)電機(jī)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、位置和轉(zhuǎn)速信號(hào)的實(shí)時(shí)反饋趨向?yàn)闃?biāo)配,編碼器、超速開(kāi)關(guān)、PT00、PTC、振動(dòng)傳感器等電機(jī)附加裝置的應(yīng)用愈來(lái)愈普遍。了解這些附加裝置,實(shí)現(xiàn)與電機(jī)的有機(jī)融合,對(duì)電機(jī)生產(chǎn)廠商至關(guān)重要。下面就近些年來(lái)電機(jī)上十分常見(jiàn)的振動(dòng)傳感器與大家做個(gè)交流。
振動(dòng)傳感器在電機(jī)制造和試驗(yàn)環(huán)節(jié)運(yùn)用最為廣泛的是電機(jī)振動(dòng)測(cè)試儀,幾乎每一個(gè)電機(jī)生產(chǎn)廠家都會(huì)用到。
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