海南无线振动传感器规格

振动传感器分类
按测量方法及测量过程的物理性质，振动传感器分机械式、光学式和电测式三类。


● 机械式：将工程振动参量转换成机械信号，经机械系统放大后，进行测量、记录。常用仪器有杠杆式测振动仪和盖格尔测振仪，可测量的频率较低、精度也较差，但在现场测试时较为简单方便。
● 光学式：将工程振动参量转换为光学信号，经光学系统放大后显示和记录。
● 电测式：将工程振动参量转换成电信号，经电子线路放大后显示和记录。
振动传感器应用
振动传感器在电机制造和试验环节运用为广泛的是电机振动测试仪，几乎每一个电机生产厂家都会用到。
精密工业生产过程中电机振动参数反映出机器设备的不平衡、电气缺陷、紧固件松动和其它异常现象，引发的振动问题导致精度下降并带来安全隐患。
对于大型设备配套电机，客户往往会配备振动传感器。一般传感器与控制器联合使用，通过参数限定值设置，电机电源会在异常状态时被强行切断，对电机和设备起到保护作用。

振动传感器,Vibration sensor
在振动传感告警电路中，只要将电源开关S1拨到“接通”位置，电源指示灯LED1就立刻发光。芯片LM555(IC1)连接成带控制输入端的简单锁存电路。这时也从+9V取得电源，电源通过R4、C5的退耦RC网络连接至其复位脚④，强制锁存器进入待机模式。 
    电路一旦检测到振动，绝缘栅场效应管T1就被振动传感器PZ1输出的正脉冲触发导通。结果．锁存器IC1的控制输入脚②和⑥接地。其输出脚③变高电位，此高电位经R5、D1和R6后加至三音调警笛声产生器UM3561(IC2)。电阻R6和稳压二极管ZD1稳定IC2的输入电压至3.3V。IC2的输出经达林顿对管T2和T3放大后送至扬声器Ls1，发出警笛警报声．。
    复位开关S2甩来对锁存器Ic1复位，以切断警报声。如果要推动大功率的警报单元如警号、紧急警笛和防护电网等，可利用电路中的输出插座SOC1。

振动是自然界普遍的现象之一，大至宇宙小至原子粒子，无不存在振动现象。在工程技术领域中振动现象比比皆是，但在很多情况下振动是有害的，例如：振动降低加工精度和光洁度，加剧结构件的疲劳和磨损，在车辆和航空领域中机体及结构件的振动不但会影响驾驶员的操作和舒适度，严重情况下还会引起机体、结构件的断裂甚至解体。


 


振动传感器是用于检测冲击力或者加速度的传感器 ，通常使用的是加上应力就会产生电荷的压电器件，也有采用别的材料和方法可以进行检测的传感器。
振动传感器可用于机械中的振动和位移、转子与机壳的热膨胀量的长期监测；生产线的在线自动检测和自动控制；科学研究中的多种微小距离和微小运动的测量等。振动传感器广泛应用于能源、化工、医学、汽车、冶金，机器制造，**，科研教学等诸多领域。
振动传感器测量振动的方式很多，但总结起来，原理大多都采用以下三种：


 


机械式测量方法：将工程振动的变化量转换成机械信号，再经机械系统放大后，进行测量、记录，常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪，这种方法测量频率较，精度差，但操作起来很方便。


 


光学式测量方法：将工程振动的变化量转换为光学信号，经光学系统放大后显示和记录。象激光测振仪就是采用这种方法。


 


电测方法：将工程振动的变化量转换成电信号，经线路放大后显示和记录。它是先将机械振动量转化成电量，然后对其进行测量，根据对应关系，知道振动量的大小，这是目前应用得广泛的震动测量方法。


 


从上面三种测量方法可以看出，它们都是经过振动传感器、信号放大电路和显示记录三个环节来完成的。


 


振动传感器的分类


 


振动传感器在机械接收原理方面，只有相对式、惯性式两种，但在机电变换方面，由于变换方法和性质不同，其种类繁多，应用范围也较其广泛。在现代振动测量中所用的传感器，已不是传统概念上独立的机械测量装置，它仅是整个测量系统中的一个环节，且与后续的电子线路紧密相关。
由于传感器内部机电变换原理的不同，输出的电量也各不相同。有的是将机械量的变化变换为电动势、电荷的变化，有的是将机械振动量的变化变换为电阻 、电感等参量的变化。




一般说来，这些电量 并不能直接被后续的显示、记录、分析仪器所接受。因此针对不同机电变换原理的传感器，必须附以专配的测量线路。测量线路的作用是将传感器的输出电量 后变为后续显示、分析仪器所能接受的一般电压信号。
一般情况下，振动传感器按其功能不同可以有以下几种几种分法：


 


按机械接收原理分为相对式、惯性式；




按机电变换原理分为电动式、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式； 




按所测机械量分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器。




相对式和惯性式振动传感器


相对式振动传感器主要用于测量振动体相对其振动参照点的运动（例如机床转轴相对于机床底座的振动等）；
惯性式振动传感器主要用于测量振动体相对于大地或惯性空间的运动（例如机床底座的振动、地面的振动、天空中飞机的振动等）。**式测振传感器因为内部包含惯性质量块，故又称为惯性式测振传感器。


 


惯性式式振动传感器必须与被测振动体接触安装，相对式传感器可以是接触式，亦可以是非接触式的。


 


电动式振动传感器




电动式振动传感器又分为相对式电动传感器和惯性式电动电动传感器


 
相对式电动传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。



惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。




根据电磁感应定律，感应电动势为：u=BLX&r式中B为磁通密度，为线圈在磁场内的有效长度， r x&为线圈在磁场中的相对速度。




从传感器的结构上来说，惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生，根据电磁感应电律，当线圈在磁场中作相对运动时，所感生的电动势与线圈切割磁力线的速度成正比。


 


压电式振动传感器




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


 


压电式加速度传感器


压电式加速度传感器的机械接收部分是惯性式加速度机械接收原理，机电部分利用的是压电晶体的正压电效应。其原理是某些晶体（如人工较化陶瓷、压电石英晶体等，不同的压电材料具有不同的压电系数，一般都可以在压电材料性能表中查到。）




在一定方向的外力作用下或承受变形时，它的晶体面或较化面上将有电荷产生，这种从机械能（力，变形）到电能（电荷，电场）的变换称为正压电效应。而从电能（电场，电压）到机械能（变形，力）的变换称为逆压电效应。
因此利用晶体的压电效应，可以制成测力传感器，在振动测量中，由于压电晶体所受的力是惯性质量块的牵连惯性力，所产生的电荷数与加速度大小成正比，所以压电式传感器是加速度传感器。


 


压电式力传感器


在振动试验中，除了测量振动，还经常需要测量对试件施加的动态激振力。压电式力传感器具有频率范围宽、动态范围大、体积小和重量轻等优点，因而获得广泛应用。压电式力传感器的工作原理是利用压电晶体的压电效应，即压电式力传感器的输出电荷信号与外力成正比。
阻抗头


阻抗头是一种综合性传感器。它集压电式力传感器和压电式加速度传感器于一体，其作用是在力传递点测量激振力的同时测量该点的运动响应。




因此阻抗头由两部分组成，一部分是力传感器，另一部分是加速度传感器，它的优点是，保证测量点的响应就是激振点的响应。




使用时将小头（测力端）连向结构，大头（测量加速度）与激振器的施力杆相连。从“力信号输出端”测量激振力的信号，从“加速度信号输出端”测量加速度的响应信号。


 
注意，阻抗头一般只能承受轻载荷，因而只可以用于轻型的结构、机械部件以及材料试样的测量。无论是力传感器还是阻抗头，其信号转换元件都是压电晶体，因而其测量线路均应是电压放大器或电荷放大器。


 


电涡流式振动传感器




电涡流振动传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。
\电涡流传感器具有频率范围宽（0～10 kHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。


 


电感式振动传感器
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。因此，电感传感器有二种形式，一是可变间隙，二是可变导磁面积。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。


 


电容式振动传感器
电容式振动传感器是通过间隙或公共面积的改变来获得可变电容，再对电容量进行测定而后得到机械振动参数的。电容式振动传感器可以分为可变间隙式和可变公共面积式两种，前者可以用来测量直线振动位移，后者可用于扭转振动的角位移测定。


 


电阻应变式振动传感器


 


电阻式应变式振动传感器是将被测的机械振动量转换成传感元件电阻的变化量。实现这种机电转换的传感元件有多种形式，其中常见的是电阻应变式片。


 
电阻应变片的基本构造如图，它一般由敏感栅、基底、引线、盖片等组成。敏感栅由直径为0.01-0.05mm、高电阻系数的细丝弯曲而成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。敏感栅用粘合剂将其固定在基底上。基底的作用应保证将构件上应变准确地传递到敏感栅上去。




当试件受力变形时，应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化，而此电阻变化是与试件应变成比例的，因此如果通过一定测量线路将这种电阻变化转换为电压或电流变化，然后再用显示记录仪表将其显示记录下来，就能知道被测试件应变量的大小。


 


光纤振动传感器


 


随着光纤和光电子器件技术研究的不断深入，光纤传感技术得到了突飞猛进的发展。由于光纤传感器的体积小、质量轻、精度高、响应快、动态范围宽、响应快等优点，并且它具有良好的抗电磁干扰、耐腐蚀性和不导电性，所以在很多领域都应用广泛。


 
光纤振动传感器的出现已有30来年的历史，它是测量振动信号的。初的光纤振动传感器是采用干涉式的结构，利用振动产生的光纤应变导致干涉仪信号臂的相位发生变化，但这种传感器结构比较复杂，不利于重复用。


 


相位调制型光纤振动传感器


位调制型光纤振动传感器运用一个相干激光光源和两个单模光纤。光线被分束后入射到光纤。如果干扰影响两根相关光纤的其中一根、就会引起位相差，这个位相差可精确地检测出。位相差可用干涉仪测量。有四种干涉仪结构。它们包括：马赫—泽德尔、迈克尔逊、法布里—帕罗和赛格纳克干涉仪。


 


下面是基于光纤Sagnac干涉原理。A和B是干涉仪的两个传感臂，起到传输光的作用。C是一段被绕成圆环状的光纤，是用来接收或感应外接信息的变化，22光纤3dB耦合器被用来分解和合成干涉光束。




注入的光经过耦合器被分为两束，一束光由A到C再到B，后传回到耦合器中；另一束由B到C再到A，后传回到耦合器中，两束光相遇产生干涉。
光纤Sagnac干涉振动传感器，是以光学Sagnac干涉仪为基础，利用单模光纤和3dB耦合器构成。该传感器能够探测微弱振动，当信号在固体中传播并作用于传感器的敏感元件时，传感器的输出光强度受到了信号的调制。通过检测输出光强度，并利用Fourier变换，获得信号的频率特征。


 


光强调制型光纤振动传感器


在光纤通信中，光纤耦合技术成熟的基础上，人们研制成功了一种全光纤器件的高性能耦合型光纤声振动传感器，以其测量带宽，灵敏度高，解调、制作成本低，使用简单等优点，受到很多人的关注。




为使单模光纤耦合器可作为传感器应用，研究人员分析了单模光纤耦合传感器的敏感机理，根据传感器耦合输出与传感器耦合区长度及耦合区振动频率存在一定的关系这一原理，可以制成光纤振动传感器，实现振动的检测。
当入射光P0 进入输入端时，随着两个光波导逐渐靠近，两个传导模开始发生重叠现象，在双锥体结构的耦合区，光功率再分配，一部分光功率从“直通臂”继续传输，另一部分则是由“耦合臂”传到另一光路。




耦合器两输出端的输出功率之差与激振源的振动加速度成线性关系。因此，可以通过测量耦合器输出功率的变化，求出传感器加速度的值，实现对振动的测量。


 


此类传感器对应变的响应非常灵敏,耦合比的线性关系良好,且温度漂移影响可以稳定在0. 5 %以内。与压电振动传感器的测试对比,该传感器可更好地实现0～50 Hz 低频和4 kHz 高频振动检测。


 


波长调制型光纤振动传感器的原理及结构


 


波长调制传感原理为被测场/参量与敏感光纤相互作用，引起光纤中传输光的波长改变，进而通过测量光波长的变化量来确定被测参量。


 


由布拉格中心波长的数学表达式3.1.3，通过外界参量对布拉格中心波长的调制来获取传感信息，这个过程是光纤光栅的传感原理。



两个相同特质的光纤光栅，一个安装在悬梁臂下表面的对称位置作为信号解调光栅，另一个安装在机械悬梁臂的上表面上作为传感光栅。




由振动惯性力的作用下悬臂梁发生机械振动，带动两个光栅产生周期性的应变拉伸或收缩，从而引起FBG的布拉格波长发生变化，通过探测波长的信息前后是否一致，就能实现振动测量。


光通过2×2 光纤耦合器，送到传感头1上。之后，反射光信号返回又经2×2 光纤耦合器，经过传感头2上，传感头2的透射光强经光电转化，由光信号转换为振动的电信号，此时传感头2的作用是用作传感头1的光波长滤波器，将传感头1的波长改变转化成为光强信号变化。


 
此光纤光栅振动传感器特点是用一种新的简单易行的解调技术，可以有效消除光纤光栅敏感信号的啁啾现象，有效减弱传感器的温度交叉敏感的问题，振动测量精度有显著的提高。

涡流振动传感器你了解多少？
电涡流式位移传感器由探头和前置放大器（又称测隙仪）二部分组成，探头对着转子被测表面，但并不接触，留有一定的间隙，用支架固定在轴承的瓦座上或机壳上，通过延伸电缆与机壳外的前置放大器相连。


电涡流式位移传感器是非接触式传感器，具有灵敏度高、线性范围大、频响范围宽、具有零频响应、探头结构尺寸小、抗干挠能力强、适于远距离传送、易于校准标定等优点。与接触式传感器（速度传感器、加速度传感器都是接触式）相比，电涡流式传感器能够更准确地测量出转子振动状况的各种参数，尤其适用于大型旋转机械轴振动、轴位移、相位、轴心轨迹、轴心位置、差胀、等等的测量，用途十分广泛。
一、传感器的安装使用要求


1 初始间隙的确定


各种型号电涡流传感器应在一定的间隙电压值下，其读数才有较好的线性度，所以在安装传感器是必须调整好合适的初始间隙。根据电涡流传感器特性曲线，用于振动测量的传感器静态大量程不能大于2.5 mm，动态下为了获得较好的线性度，其工作间隙应在0.3~2.8 mm范围内，即仪表所指示间隙电压为2~16V，因此传感器工作点的选择应为静态时安装间隙电压为11V左右。


2保证被测表面必须光洁


椭圆度小于20μm，否则所测结果中包含了表面光洁度及椭圆度给测量结果带来较大误差，如局部腐蚀、有凹坑或伤痕等，即使不振动，涡流传感器也会有波动电压输出，甚至测量结果不能使用。


3避免交叉感应和过小的侧向间隙


当两个垂直或平行安装的传感器相互靠拢时，它们之间将产生交叉感应，使传感器输出灵敏度降低。为了避免交叉感应两个传感器不能靠得太近
侧隙过小使传感器头部两侧存在导体，这也会降低传感器输出灵敏度，正确的侧隙b≥1.5d，d是传感器**部线圈直径。传感器头部外露高度c，一般没有特别规定，但现场使用证明，c太小也会降低传感器灵敏度，正确的c≥2d。


4金属材料的影响


在使用中，除了要注意间隙问题外，还须考虑被测物体是何种金属材料，因为同一传感器测量不同材质的物体时，其输出灵敏度也不相同，因此，制造厂用某种标定材料给出的标准曲线，在实际使用时如果不是标定材料，好用实际使用中的材料重新标定。


5温度影响


一般涡流传感器高容许温度≤180℃，目前国产涡流传感器高容许温度大部分在120℃以下，实际上工作温度**过70℃，不仅其灵敏度会显著降低，还会造成传感器的损坏，因此测量汽轮机高、中、低**轴振动时，传感器必须安装在轴瓦内，而且在安装前，还必须进行校验，有条件的话好给出温度影响修正曲线。


6避免支架振动


涡流传感器有时是固定在支架上，有时是套装在支承杆上，然后再固定到轴承座上。传感器安装时应该尽可能避免因支架的振动和松动而产生误差。支架和套筒固有频率必须避开工作转速，否则会产生共振，导致振动读数误差很大。


二、传感器输出信号的真伪判别


1根据间隙电压判断


涡流传感器输出电压信号同时包含直流量和交流量。直流量对应着传感器和探头之间的平均距离，又称为间隙电压。交流量对应着振动信号。如果间隙电压正常，那么交流量一般也是正常的。


2振动值与间隙电压的变化


振动值与间隙电压的变化关系是否符合探头特性（7.87V/mm），**过±0.5V，那么测振仪表很可能已失灵。例如，某振动探头运转正常时的振动值/间隙电压为20μm /9.62 V，现在为70μm /8.62 V，其振动值增大了50μm，间隙电压应该降低约0.4 V，正常情况下不应该低于9.22 V，至少不应该低于8.72 V，因此测振仪表本身有问题。


3根据轴振和瓦振的变化趋势来判断


虽然轴振和瓦振的比例关系有大有小，但是正常情况下，轴振和瓦振应该同步变化。


4根据轴振输出波形判断


如电磁干扰，输出波形有大的毛刺出现、频谱中除了工频分量外，还有大量的2x、4x、6x、8x等倍频。
5根据升降速判别


根据升、降速过程中轴振幅值和相位的变化是否符合机械振动规律和转子动力特性来判断。


6支架是否共振的判别


支架共振现象具有以下几点共同特征：振动峰值很尖，发生共振的转速范围很窄（100～200rpm）；该转速附近轴承座振动较小、变化平稳而且没有峰值；还可以通过现场敲击试验来判定。


三、传感器的应用范围


1测量转轴的振动


括转轴的相对振动和**振动。如果涡流传感器是固定在轴承座上的，亦即以轴承座为参考坐标系，由于轴承座本身也在振动，因此，所测得的轴振动是相对于轴承座而言的相对振动；如果涡流传感器安装在“不动“的参考点上，即基础上的，这样测得的就是轴的**振动。


2测量轴在轴承中的位置


利用涡流传感器的间隙电压可以准确地测量转轴在轴承中的位置，这个参数对诊断转子稳定性故障很有用处。测量转轴在轴承中的位置需要安装两个互相垂直的涡流传感器。测量轴的偏心度偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，经常是非常重要的。它使你能够看到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。探测偏心的探头，装在机器上的什么地方，这一点应该考虑。一般情况下，偏心探头的好安装位置是沿轴向，在两个轴承跨度中间，即远离轴承。监测器上所指示的数值大小，取决于探头的安装位置，越接近轴承，其指示偏心的读数越小。但实际上，装在两个轴承之间，往往很困难，因此经常是把涡流式传器装在轴承的外侧。


3测量转子轴向位置


轴在运行中，由于各种因素，诸如载荷、温度等的变化会使轴在轴向有所移动，如轴移动距离过大就会碰到轴承，二者发生摩擦，则其后果将不堪设想。所以就需要用电涡流探头探测这一间隙的变化，由于这一参量十分重要，因而API670（美国石油协会）标准要求用两个探头同时探测一个对象，以免发生误报警。通过监测传感器输出信号的直流间隙电压，就可确定推力盘在推力轴承中的相对位置；可以监测汽轮机通流部分轴向小间隙的变化；并可监测推力轴承与乌金面的磨损情况，轴承在瓦枕中的移动量也能反映出来。有时通流部分故障会在轴向推力上反映出来，因而转子轴向位置也可作为分析通流部分状况的参量之一。


4胀差测量


即机组动静部分相对于各自死点膨胀量的差值。对于现代汽轮机来说，一般分析测量高、中、低压胀差。制造厂依据计算出的由静止到满负荷时汽缸和转子的膨胀曲线，限定测点处的胀差值允许范围。在此范围内，汽轮机通流部分一般不致发生动静部分摩擦，因而是机组启停和正常运行时必须监测的重要参量。


5相位测量


涡流传感器还有一个重要用途是测取键相信号。键相信号是振动相位的基准，通过键相信号可以计算机组的转速。