傳感氣經(jīng)典振動(dòng)測(cè)試技術(shù)綜述

1、1.1.旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試方案旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試方案 2.2.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)3.3.渦流式位移傳感器渦流式位移傳感器4.4.慣性式速度傳感器慣性式速度傳感器5.5.壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)測(cè)試振動(dòng)工程研究所李 凌 均旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試方案旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試方案l測(cè)試對(duì)象和部位的選擇l測(cè)試點(diǎn)的確定l傳感器選用測(cè)試對(duì)象和部位的選擇測(cè)試對(duì)象和部位的選擇l在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，轉(zhuǎn)子是設(shè)備的核心部件，整個(gè)設(shè)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，轉(zhuǎn)子是設(shè)備的核心部件，整個(gè)設(shè)備能否正常工作主要取決于轉(zhuǎn)子能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。備能否正常工作主要取決于轉(zhuǎn)子能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子又通過軸承轉(zhuǎn)子又通過軸承( (

2、滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承) )支承在軸支承在軸承座及機(jī)殼或基礎(chǔ)之上，構(gòu)成了所謂的轉(zhuǎn)子承座及機(jī)殼或基礎(chǔ)之上，構(gòu)成了所謂的轉(zhuǎn)子支支承系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的絕大多數(shù)機(jī)械故障都與轉(zhuǎn)子承系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的絕大多數(shù)機(jī)械故障都與轉(zhuǎn)子及其組件及其組件( (齒輪、軸承齒輪、軸承) )直接相關(guān)，大約占直接相關(guān)，大約占7070。l支撐系統(tǒng)也會(huì)發(fā)生故障。支撐系統(tǒng)也會(huì)發(fā)生故障。l主要從監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)來(lái)發(fā)現(xiàn)故障。監(jiān)測(cè)主要從監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)來(lái)發(fā)現(xiàn)故障。監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子比監(jiān)測(cè)軸承座或機(jī)殼的振動(dòng)信息更為轉(zhuǎn)子比監(jiān)測(cè)軸承座或機(jī)殼的振動(dòng)信息更為直接和有效。在出現(xiàn)故障時(shí)，轉(zhuǎn)子上振動(dòng)直接和有效。在出現(xiàn)故障時(shí)，轉(zhuǎn)子上振動(dòng)的變化比軸承座及外殼要敏

3、感得多。軸頸的變化比軸承座及外殼要敏感得多。軸頸的振動(dòng)常常可以比軸承座的振動(dòng)大幾倍到的振動(dòng)常?？梢员容S承座的振動(dòng)大幾倍到十幾倍。十幾倍。測(cè)試對(duì)象和部位的選擇測(cè)試對(duì)象和部位的選擇l對(duì)于滾動(dòng)軸承而言，軸頸與軸承之間只對(duì)于滾動(dòng)軸承而言，軸頸與軸承之間只有極小的間隙，因此軸的相對(duì)振動(dòng)量值有極小的間隙，因此軸的相對(duì)振動(dòng)量值較小、但當(dāng)滾動(dòng)軸承出現(xiàn)嚴(yán)重磨損或損較小、但當(dāng)滾動(dòng)軸承出現(xiàn)嚴(yán)重磨損或損壞時(shí)，其振動(dòng)值將明顯增加。同理，齒壞時(shí)，其振動(dòng)值將明顯增加。同理，齒輪本身出現(xiàn)故障時(shí)，軸系的振動(dòng)反映比輪本身出現(xiàn)故障時(shí)，軸系的振動(dòng)反映比外殼和軸承座要明顯得多。外殼和軸承座要明顯得多。測(cè)試對(duì)象和部位的選擇測(cè)試對(duì)象和部位

4、的選擇l監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子軸的振動(dòng)常常要比測(cè)量軸承座監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子軸的振動(dòng)常常要比測(cè)量軸承座或外殼的振動(dòng)需要更高的監(jiān)測(cè)條件：或外殼的振動(dòng)需要更高的監(jiān)測(cè)條件：l能夠合理地安裝傳感器。位置限制能夠合理地安裝傳感器。位置限制l安裝前一般需要加工設(shè)備外殼。加工條安裝前一般需要加工設(shè)備外殼。加工條件件l保證傳感器與軸頸之間沒有其它物體。保證傳感器與軸頸之間沒有其它物體。測(cè)試對(duì)象和部位的選擇測(cè)試對(duì)象和部位的選擇l在高速大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備上，傳感器的安裝位在高速大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備上，傳感器的安裝位置常常是在制造時(shí)就留下的，目的是對(duì)設(shè)置常常是在制造時(shí)就留下的，目的是對(duì)設(shè)備實(shí)行連續(xù)監(jiān)視。而對(duì)低速中、小設(shè)備來(lái)備實(shí)行連續(xù)監(jiān)視。而對(duì)低速中、小設(shè)

5、備來(lái)說，常常不具備這種條件。在此情況下，說，常常不具備這種條件。在此情況下，可以選擇在機(jī)殼或軸承座上放置傳感器進(jìn)可以選擇在機(jī)殼或軸承座上放置傳感器進(jìn)行測(cè)試。行測(cè)試。l建議：對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說，能測(cè)量轉(zhuǎn)子就應(yīng)建議：對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說，能測(cè)量轉(zhuǎn)子就應(yīng)盡可能測(cè)量轉(zhuǎn)子，在不具備條件時(shí)可采取盡可能測(cè)量轉(zhuǎn)子，在不具備條件時(shí)可采取測(cè)量外殼或軸承座等措施。測(cè)量外殼或軸承座等措施。測(cè)試對(duì)象和部位的選擇測(cè)試對(duì)象和部位的選擇測(cè)試點(diǎn)的確定測(cè)試點(diǎn)的確定l旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)測(cè)試，一般測(cè)量三個(gè)方向，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)測(cè)試，一般測(cè)量三個(gè)方向，即水平方向、垂直方向和軸向方向，這是因即水平方向、垂直方向和軸向方向，這是因?yàn)椴煌墓收显诓煌臏y(cè)量

6、方向上有不同的為不同的故障在不同的測(cè)量方向上有不同的反映，比如，不平衡在水平方向，松動(dòng)在垂反映，比如，不平衡在水平方向，松動(dòng)在垂直方向，不對(duì)中在軸向反映較強(qiáng)。直方向，不對(duì)中在軸向反映較強(qiáng)。l對(duì)于徑向的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，一般是互相垂直安裝，水對(duì)于徑向的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，一般是互相垂直安裝，水平方向測(cè)點(diǎn)以在軸中心高度處為好。習(xí)慣的辦法平方向測(cè)點(diǎn)以在軸中心高度處為好。習(xí)慣的辦法是在水平、垂直方向上測(cè)定，是在水平、垂直方向上測(cè)定，測(cè)試點(diǎn)的確定測(cè)試點(diǎn)的確定l若測(cè)量軸承座，一般也是測(cè)三個(gè)方向。需要注若測(cè)量軸承座，一般也是測(cè)三個(gè)方向。需要注意的是，一旦測(cè)點(diǎn)確定，就應(yīng)經(jīng)常在同一測(cè)點(diǎn)意的是，一旦測(cè)點(diǎn)確定，就應(yīng)經(jīng)常在同一測(cè)點(diǎn)測(cè)量

7、，測(cè)點(diǎn)應(yīng)做出記號(hào)測(cè)點(diǎn)的偏移將導(dǎo)致測(cè)測(cè)量，測(cè)點(diǎn)應(yīng)做出記號(hào)測(cè)點(diǎn)的偏移將導(dǎo)致測(cè)量值的極大誤差。量值的極大誤差。l對(duì)于大型的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布局時(shí)，要對(duì)于大型的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布局時(shí)，要兼顧經(jīng)濟(jì)、效率等方面的要求，以捕捉機(jī)組的兼顧經(jīng)濟(jì)、效率等方面的要求，以捕捉機(jī)組的故障為前提，合理安排測(cè)點(diǎn)。下圖是某廠故障為前提，合理安排測(cè)點(diǎn)。下圖是某廠CO2CO2壓縮機(jī)優(yōu)化測(cè)點(diǎn)分布圖。壓縮機(jī)優(yōu)化測(cè)點(diǎn)分布圖。測(cè)試點(diǎn)的確定測(cè)試點(diǎn)的確定測(cè)試點(diǎn)的確定測(cè)試點(diǎn)的確定傳感器選用傳感器選用l電渦流位移傳感器電渦流位移傳感器 l慣性式速度傳感器慣性式速度傳感器l壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器 渦流式位移傳感器渦流式位移傳

8、感器l1特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用 l2工作原理工作原理l3傳感器的結(jié)構(gòu)傳感器的結(jié)構(gòu) l4測(cè)量電路測(cè)量電路l5傳感器的安裝傳感器的安裝 1 1 特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用l非接觸式測(cè)量，適合于測(cè)量轉(zhuǎn)子相對(duì)非接觸式測(cè)量，適合于測(cè)量轉(zhuǎn)子相對(duì)于軸承的相對(duì)位移，包括軸的平均位于軸承的相對(duì)位移，包括軸的平均位置及振動(dòng)位移。渦流式位移傳感器是置及振動(dòng)位移。渦流式位移傳感器是利用轉(zhuǎn)軸表面與傳感器探頭端部間的利用轉(zhuǎn)軸表面與傳感器探頭端部間的間隙變化來(lái)接收振動(dòng)的，從而避免了間隙變化來(lái)接收振動(dòng)的，從而避免了與轉(zhuǎn)軸表面曲直接接觸。與轉(zhuǎn)軸表面曲直接接觸。 1 1 特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用l零頻率響應(yīng)，頻率響應(yīng)范圍寬零頻率響應(yīng)，頻率響

9、應(yīng)范圍寬(0(0l0kHz)l0kHz)、線性度好、靈敏度不隨初始、線性度好、靈敏度不隨初始間隙的大小改變等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以用來(lái)間隙的大小改變等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以用來(lái)測(cè)出轉(zhuǎn)軸軸心的振動(dòng)位移，而且還可測(cè)測(cè)出轉(zhuǎn)軸軸心的振動(dòng)位移，而且還可測(cè)出轉(zhuǎn)軸軸心的靜態(tài)位置的偏離。目前渦出轉(zhuǎn)軸軸心的靜態(tài)位置的偏離。目前渦流式位移傳感器廣泛用于各類轉(zhuǎn)于的振流式位移傳感器廣泛用于各類轉(zhuǎn)于的振動(dòng)監(jiān)測(cè)。動(dòng)監(jiān)測(cè)。1 1 特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用2 2 工作原理工作原理l在傳感器的端部有一線圈，在傳感器的端部有一線圈，線圈中有頻率較高線圈中有頻率較高(1(12MH2)2MH2)的交變電壓通過。當(dāng)?shù)慕蛔冸妷和ㄟ^。當(dāng)線圈平面靠近某一導(dǎo)體面

10、線圈平面靠近某一導(dǎo)體面時(shí)，由于線圈磁通量穿過時(shí)，由于線圈磁通量穿過導(dǎo)體，使導(dǎo)體的表面層感導(dǎo)體，使導(dǎo)體的表面層感應(yīng)出一渦流應(yīng)出一渦流i ie e，而，而i ie e所形成所形成的磁通量的磁通量e e又穿過原線圈。又穿過原線圈。l這樣，原線圈與渦流這樣，原線圈與渦流“線圈線圈”形成了有一定形成了有一定耦合的互感。渦流系數(shù)耦合的互感。渦流系數(shù)的大小與二者之間的距的大小與二者之間的距離及導(dǎo)體的材料有關(guān)。離及導(dǎo)體的材料有關(guān)。2 2 工作原理工作原理3 3 傳感器的結(jié)構(gòu)傳感器的結(jié)構(gòu)3 3 傳感器的結(jié)構(gòu)傳感器的結(jié)構(gòu)l下圖是CZF3型傳感器的實(shí)際結(jié)構(gòu)圖。9CZF3型傳感器的實(shí)際結(jié)構(gòu)圖。 1一殼體 2一框架 3

11、一線圈 4一保護(hù)套 5一填科 6一螺毋 7一電纜4 4 測(cè)量電路測(cè)量電路5 5 傳感器的安裝傳感器的安裝l安裝渦流式位移傳感器時(shí)，首先應(yīng)注意的是平安裝渦流式位移傳感器時(shí)，首先應(yīng)注意的是平均間隙的選取，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，要求均間隙的選取，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，要求平均間隙加上振動(dòng)間隙，也即總間隙應(yīng)在線段平均間隙加上振動(dòng)間隙，也即總間隙應(yīng)在線段以內(nèi)，否則，在非線性段的靈敏度變化將帶來(lái)以內(nèi)，否則，在非線性段的靈敏度變化將帶來(lái)測(cè)量上的誤差和波形失真。一般講將平均間隙測(cè)量上的誤差和波形失真。一般講將平均間隙選在線段的中點(diǎn)，這樣，在平均間隙兩端容許選在線段的中點(diǎn)，這樣，在平均間隙兩端容許有較大的動(dòng)態(tài)振

12、幅，如下圖。有較大的動(dòng)態(tài)振幅，如下圖。5 5 傳感器的安裝傳感器的安裝渦流式傳感器的安裝及動(dòng)作位置a) 渦流式傳感器和旋轉(zhuǎn)軸 b) 渦流式傳感器的平均間隙5 5 傳感器的安裝傳感器的安裝l安裝傳感器時(shí)另一個(gè)重要的問題是在傳感器安裝傳感器時(shí)另一個(gè)重要的問題是在傳感器端部附近除了被測(cè)物體表明外，不應(yīng)該有其端部附近除了被測(cè)物體表明外，不應(yīng)該有其它導(dǎo)體與之靠近。應(yīng)按產(chǎn)品說明書安裝。它導(dǎo)體與之靠近。應(yīng)按產(chǎn)品說明書安裝。l另一方面，還應(yīng)考慮到被測(cè)轉(zhuǎn)子的材料特性。另一方面，還應(yīng)考慮到被測(cè)轉(zhuǎn)子的材料特性。因?yàn)橥粋鞲衅鳒y(cè)量不同材質(zhì)的物體時(shí)，其因?yàn)橥粋鞲衅鳒y(cè)量不同材質(zhì)的物體時(shí)，其輸出靈敏度也不相同。特殊材質(zhì)特

13、殊定制。輸出靈敏度也不相同。特殊材質(zhì)特殊定制。5 5 傳感器的安裝傳感器的安裝5 5 傳感器的安裝傳感器的安裝5 5 傳感器的安裝傳感器的安裝5 5 傳感器的安裝傳感器的安裝5 5 傳感器的安裝傳感器的安裝6 6 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)中，最為明顯的特征為振動(dòng)是以轉(zhuǎn)速為周期的周期振動(dòng)，因此，無(wú)論是從分析振動(dòng)信號(hào)還是掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等方面來(lái)說，準(zhǔn)確測(cè)量旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速都具有十分重要的意義。檢測(cè)轉(zhuǎn)速首先要獲得與轉(zhuǎn)速同步的脈沖信號(hào)。渦流傳感器要求在軸上標(biāo)記線處開一條幾毫米深的鍵槽，設(shè)定前置器的輸出為負(fù)電壓的脈沖信號(hào)如圖所示。一般來(lái)講，鍵糟開的寬，脈沖也寬。 6 6 旋轉(zhuǎn)機(jī)械

14、的轉(zhuǎn)速檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)只要測(cè)得兩個(gè)脈沖間的時(shí)間只要測(cè)得兩個(gè)脈沖間的時(shí)間t t，即可求得轉(zhuǎn)子，即可求得轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度或頻率或頻率f f。鍵糟凸臺(tái)的幾何尺寸，不同的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和被測(cè)鍵糟凸臺(tái)的幾何尺寸，不同的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和被測(cè)轉(zhuǎn)子都有一定的相應(yīng)要求，例如本特利公司轉(zhuǎn)子都有一定的相應(yīng)要求，例如本特利公司73007300系列和系列和30003000系列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求鍵槽和凸臺(tái)系列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求鍵槽和凸臺(tái)的寬度大于的寬度大于7mm7mm，深度大于，深度大于1.5mm1.5mm，長(zhǎng)度大于，長(zhǎng)度大于10mm10mm，以保證產(chǎn)生最小，以保證產(chǎn)生最小5v5v的峰值脈沖信號(hào)。的峰值脈沖信號(hào)。6 6

15、 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)由于鍵槽有一定的寬度，因此參考脈沖由于鍵槽有一定的寬度，因此參考脈沖信號(hào)有一定的寬度，這時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量取值應(yīng)信號(hào)有一定的寬度，這時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量取值應(yīng)明確是以脈沖前沿或后沿為觸發(fā)參考。明確是以脈沖前沿或后沿為觸發(fā)參考。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的鍵相信號(hào)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的鍵相信號(hào)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)測(cè)量具有重要意義，除了測(cè)量轉(zhuǎn)速以外，測(cè)量具有重要意義，除了測(cè)量轉(zhuǎn)速以外，它還可以作為相位參考脈沖信號(hào)，也是旋它還可以作為相位參考脈沖信號(hào)，也是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常用的整周期采樣方法的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)機(jī)械中常用的整周期采樣方法的基礎(chǔ)。6 6 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)為了獲得理想的鍵相脈沖信號(hào)

16、，應(yīng)注意： 1) 鍵相位的渦流傳感器應(yīng)徑向安裝。 2) 選擇鍵槽的長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)考慮轉(zhuǎn)子的軸向推動(dòng)量。 3) 渦流傳感器與軸表面之間的間隙應(yīng)按軸平滑表面定，不按缺口定。 4) 鍵槽的長(zhǎng)度應(yīng)沿與轉(zhuǎn)子中心線相平行的方向測(cè)量，寬度應(yīng)與軸中心線相垂直。 5) 對(duì)于高速轉(zhuǎn)子，應(yīng)設(shè)法消除因鍵槽產(chǎn)生的不平衡。6 6 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速檢測(cè)電渦流傳感器的典型應(yīng)用電渦流傳感器的典型應(yīng)用電渦流傳感器的典型應(yīng)用電渦流傳感器的典型應(yīng)用慣性式速度傳感器慣性式速度傳感器l1. 1. 特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用l2. 2. 結(jié)構(gòu)工作原理結(jié)構(gòu)工作原理l3. 3. 傳感器的安裝傳感器的安裝1 1 特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用l特點(diǎn)特

17、點(diǎn):具有較高的速度靈敏度（具有較高的速度靈敏度（100100500mV/cm/s500mV/cm/s），），能輸出較強(qiáng)的信號(hào)功率，不易受電磁場(chǎng)干擾，對(duì)比能輸出較強(qiáng)的信號(hào)功率，不易受電磁場(chǎng)干擾，對(duì)比較復(fù)雜、需很長(zhǎng)導(dǎo)線的現(xiàn)場(chǎng)，仍然能夠獲得較高的較復(fù)雜、需很長(zhǎng)導(dǎo)線的現(xiàn)場(chǎng)，仍然能夠獲得較高的信噪比。這種傳感器的頻率范圍一般在信噪比。這種傳感器的頻率范圍一般在1 11kHz1kHz，它，它勿需設(shè)置專門的前置放大器，測(cè)量線路簡(jiǎn)單，加之勿需設(shè)置專門的前置放大器，測(cè)量線路簡(jiǎn)單，加之安裝、使用簡(jiǎn)單安裝、使用簡(jiǎn)單. .l應(yīng)用應(yīng)用:旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承、機(jī)殼、基礎(chǔ)等非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承、機(jī)殼、基礎(chǔ)等非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的穩(wěn)態(tài)

18、振動(dòng)測(cè)量。穩(wěn)態(tài)振動(dòng)測(cè)量。l當(dāng)穿過某一線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí),會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈磁通量的變化速度成正比,也即與線圈的運(yùn)動(dòng)速度成正比。2 2 結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理l當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其輸出電壓與線圈切割當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其輸出電壓與線圈切割磁力線的速度成正比。磁力線的速度成正比。l由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的強(qiáng)迫振動(dòng)，當(dāng)由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的強(qiáng)迫振動(dòng)，當(dāng) 時(shí)，質(zhì)量塊在絕對(duì)空間中近乎靜止，從而被測(cè)物時(shí)，質(zhì)量塊在絕對(duì)空間中近乎靜止，從而被測(cè)物體體( (它和殼體固連在一起它和殼體固連在一起) )與質(zhì)量塊的相對(duì)位移、與質(zhì)量塊的相對(duì)位移、相對(duì)速度就分別近乎其絕對(duì)位移和絕對(duì)速度，因相

19、對(duì)速度就分別近乎其絕對(duì)位移和絕對(duì)速度，因此，絕對(duì)式速度傳感器實(shí)際上是先由慣性系統(tǒng)將此，絕對(duì)式速度傳感器實(shí)際上是先由慣性系統(tǒng)將被測(cè)物體的振動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成質(zhì)量塊對(duì)殼體的相對(duì)被測(cè)物體的振動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成質(zhì)量塊對(duì)殼體的相對(duì)速度，再利用電磁變換原理將這個(gè)相對(duì)速度轉(zhuǎn)換速度，再利用電磁變換原理將這個(gè)相對(duì)速度轉(zhuǎn)換成輸出電壓。成輸出電壓。n2 2 結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理2 2 結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理3.3.傳感器的安裝傳感器的安裝l慣性式速度傳感器既可以測(cè)量垂直方向的振動(dòng)，慣性式速度傳感器既可以測(cè)量垂直方向的振動(dòng)，又可以測(cè)量水平方向的振動(dòng)。又可以測(cè)量水平方向的振動(dòng)。l按照測(cè)振方向合理地安裝在測(cè)點(diǎn)位置上。按

20、照測(cè)振方向合理地安裝在測(cè)點(diǎn)位置上。l為了保證接觸和被測(cè)物體的振動(dòng)傳遞良好，傳為了保證接觸和被測(cè)物體的振動(dòng)傳遞良好，傳感器要緊固在被測(cè)物表面，不能緊固的要用手感器要緊固在被測(cè)物表面，不能緊固的要用手扶持，且不能搖晃。手持測(cè)振時(shí)，需將拾振器扶持，且不能搖晃。手持測(cè)振時(shí)，需將拾振器接桿擰在外殼上端。接桿擰在外殼上端。壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器l1特點(diǎn)及應(yīng)用l2工作原理l3傳感器的結(jié)構(gòu)l4傳感器的安裝1 1特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用l特點(diǎn)特點(diǎn): :l是利用某些晶體材料是利用某些晶體材料( (比如壓電陶瓷鋯鈦酸比如壓電陶瓷鋯鈦酸鉛鉛PbZrO3-PbTiO3PbZrO3-PbTiO3等等) )的正壓

21、電效應(yīng)作為機(jī)電的正壓電效應(yīng)作為機(jī)電變換器而制成的加速度傳感器。這種傳感器變換器而制成的加速度傳感器。這種傳感器具有極寬的頻帶具有極寬的頻帶0.10.110kH)10kH)，本身質(zhì)量較小，本身質(zhì)量較小(2(250g)50g)，有很大的動(dòng)態(tài)范圍。，有很大的動(dòng)態(tài)范圍。1特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用應(yīng)用：應(yīng)用：適合于輕型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承座及殼體的振適合于輕型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承座及殼體的振動(dòng)加速度測(cè)量。此外，對(duì)于監(jiān)測(cè)滾動(dòng)軸承及氣流動(dòng)加速度測(cè)量。此外，對(duì)于監(jiān)測(cè)滾動(dòng)軸承及氣流脈沖等引起的高頻機(jī)械噪聲，也推薦使用加速度脈沖等引起的高頻機(jī)械噪聲，也推薦使用加速度傳感器。一般說來(lái)，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，振動(dòng)頻率越傳感器。一般說

22、來(lái)，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，振動(dòng)頻率越高，其相應(yīng)的振動(dòng)位移的幅值也越小而其振動(dòng)高，其相應(yīng)的振動(dòng)位移的幅值也越小而其振動(dòng)加速度幅值仍有一定的量級(jí)。此時(shí)用速度傳感器加速度幅值仍有一定的量級(jí)。此時(shí)用速度傳感器或渦流式位移傳感器顯得靈敏度不夠，但加速度或渦流式位移傳感器顯得靈敏度不夠，但加速度傳感器就比較能適應(yīng)這種情況下的測(cè)量。傳感器就比較能適應(yīng)這種情況下的測(cè)量。2 2 傳感器的結(jié)構(gòu)傳感器的結(jié)構(gòu)3 3 傳感器的安裝傳感器的安裝加速度傳感器的安裝特別重要，比如安裝剛度加速度傳感器的安裝特別重要，比如安裝剛度不足不足( (用頂桿接觸或厚層膠粘等用頂桿接觸或厚層膠粘等) )特導(dǎo)致安裝諧振特導(dǎo)致安裝諧振頻率大幅度下降，

23、這樣，在測(cè)量高頻振動(dòng)時(shí)，將頻率大幅度下降，這樣，在測(cè)量高頻振動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。由于加速度傳感器屬高內(nèi)阻抗傳感器，極易受由于加速度傳感器屬高內(nèi)阻抗傳感器，極易受電磁場(chǎng)、摩擦電等的干擾，因此在測(cè)量時(shí)，待別電磁場(chǎng)、摩擦電等的干擾，因此在測(cè)量時(shí)，待別是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，必須特別注意屏蔽、布線和接是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，必須特別注意屏蔽、布線和接地等環(huán)節(jié)。地等環(huán)節(jié)。3 3 傳感器的安裝傳感器的安裝3 3 傳感器的安裝傳感器的安裝l這是壓電式傳感器加電荷放大器的頻率范圍示意圖。圖中所示的振幅下限及相位下限一般由電荷放大器決定；相位上限及振幅上限由傳感器的固有頻率及安裝諧振頻率決定。既無(wú)頻率失真又

24、無(wú)相移的區(qū)域如圖中影線所示的頻帶范圍。3 3 傳感器的安裝傳感器的安裝電渦流傳感器優(yōu)缺點(diǎn)比較電渦流傳感器優(yōu)缺點(diǎn)比較 v直接測(cè)量轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，信號(hào)真實(shí)度高；直接測(cè)量轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，信號(hào)真實(shí)度高；v標(biāo)定簡(jiǎn)單，只需千分表和數(shù)字電壓表即可完成標(biāo)定簡(jiǎn)單，只需千分表和數(shù)字電壓表即可完成靜態(tài)標(biāo)定；靜態(tài)標(biāo)定；v直接以工程單位測(cè)量位移，表達(dá)意義明確；直接以工程單位測(cè)量位移，表達(dá)意義明確；v良好的信噪比，高電平低阻抗輸出，監(jiān)測(cè)儀到良好的信噪比，高電平低阻抗輸出，監(jiān)測(cè)儀到傳感器系統(tǒng)的電纜長(zhǎng)度可達(dá)傳感器系統(tǒng)的電纜長(zhǎng)度可達(dá)10001000米；米；v頻率響應(yīng)寬，達(dá)到頻率響應(yīng)寬，達(dá)到DCDC到到10kHz10kHz；v無(wú)

25、活動(dòng)部件，高可靠性；無(wú)活動(dòng)部件，高可靠性；v模塊化設(shè)計(jì)，更換方便靈活。模塊化設(shè)計(jì)，更換方便靈活。 v對(duì)轉(zhuǎn)子表面質(zhì)量要求高，不能有劃痕、銹對(duì)轉(zhuǎn)子表面質(zhì)量要求高，不能有劃痕、銹蝕、凸起的斑點(diǎn)和磁場(chǎng)；蝕、凸起的斑點(diǎn)和磁場(chǎng)；v對(duì)某些轉(zhuǎn)子材料（合金）敏感，可能需要對(duì)某些轉(zhuǎn)子材料（合金）敏感，可能需要特別標(biāo)定；特別標(biāo)定；v需要外部直流電源；需要外部直流電源；v對(duì)某些機(jī)器來(lái)說，安裝比較困難；對(duì)某些機(jī)器來(lái)說，安裝比較困難；v無(wú)法快速安裝，即使用于定期測(cè)量，傳感無(wú)法快速安裝，即使用于定期測(cè)量，傳感器也需永久性固定安裝；器也需永久性固定安裝；v測(cè)量的是相對(duì)振動(dòng)。測(cè)量的是相對(duì)振動(dòng)。 電渦流傳感器優(yōu)缺點(diǎn)比較電渦流傳感

26、器優(yōu)缺點(diǎn)比較 速度傳感器優(yōu)缺點(diǎn)比較速度傳感器優(yōu)缺點(diǎn)比較 v安裝方便、快捷，可安裝在機(jī)器外部，如軸承座部位；安裝方便、快捷，可安裝在機(jī)器外部，如軸承座部位；v在中等頻率范圍內(nèi)（在中等頻率范圍內(nèi)（15Hz15Hz到到1kHz1kHz）具有較強(qiáng)輸出信號(hào)；）具有較強(qiáng)輸出信號(hào)；v無(wú)需外部電源；無(wú)需外部電源；v對(duì)中等速度范圍內(nèi)運(yùn)行的機(jī)器，其頻率響應(yīng)足夠用于評(píng)對(duì)中等速度范圍內(nèi)運(yùn)行的機(jī)器，其頻率響應(yīng)足夠用于評(píng)價(jià)其運(yùn)行狀態(tài)；價(jià)其運(yùn)行狀態(tài)；v使用磁性座可臨時(shí)安裝使用；使用磁性座可臨時(shí)安裝使用；v成本低，便宜；成本低，便宜；速度有效值（振動(dòng)烈度）以作為評(píng)價(jià)機(jī)器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)速度有效值（振動(dòng)烈度）以作為評(píng)價(jià)機(jī)器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用工程單位。用工程單位。 v由于安裝在機(jī)器外部，測(cè)量易受到周邊環(huán)境傳由于安裝在機(jī)器外部，測(cè)量易受到周邊環(huán)境傳遞到機(jī)器殼體上振動(dòng)的影響，影響因素如管道、遞到機(jī)器殼體上振動(dòng)的影響，影響因素如管道、基礎(chǔ)、相鄰的機(jī)器等；基礎(chǔ)、相鄰的機(jī)器等；v壽命短，易損壞；壽命短，易損壞；v傳感器任何結(jié)構(gòu)的故障都需整體更換傳感器；傳感器任何結(jié)構(gòu)的故障都需整體更換傳感器；v標(biāo)定困難，需要從機(jī)器上卸下，適用振動(dòng)臺(tái)標(biāo)標(biāo)定困難，需要從機(jī)器上卸下，適用振動(dòng)臺(tái)標(biāo)定；定；v低頻段幅值和相位誤差大；低頻段幅值和相位誤差大；v體積較大，重量高。體積較大，重量高。 速度傳感器優(yōu)缺點(diǎn)比較速度傳感器優(yōu)缺點(diǎn)比較 加速度傳感器