在高度發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)中，現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展已成必然發(fā)展趨勢(shì)，而測(cè)試系統(tǒng)的最前端是傳感器，它是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的靈魂，被世界各國(guó)列為尖端技術(shù)，特別是近幾年快速發(fā)展的IC技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，為傳感器的發(fā)展提供了良好與可靠的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。使傳感器的發(fā)展日新月益，且數(shù)字化、多功能與智能化是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要特征。
 
振動(dòng)傳感器是干什么的
振動(dòng)傳感器主要監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)情況，每種設(shè)備都有自己的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，超過(guò)振動(dòng)值，表明機(jī)器出現(xiàn)故障，所以振動(dòng)傳感器是起到對(duì)振動(dòng)的保護(hù)作用。
 
振動(dòng)傳感器分為磁電式與壓電式兩種，磁電式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，但精度較差，現(xiàn)在常用的是壓電式的傳感器，測(cè)量精度較高。
 
振動(dòng)傳感器首先感應(yīng)振動(dòng)加速度，經(jīng)過(guò)積分得到速度，二次積分得到位移，但加速度和位移會(huì)受頻率的影響，同時(shí)國(guó)家振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)稱為振動(dòng)烈度，也就是振動(dòng)速度的有效值，所以，通常監(jiān)測(cè)振動(dòng)速度。
 
 
振動(dòng)傳感器工作原理介紹

振動(dòng)參數(shù)分類及特性

振動(dòng)傳感器是由彈簧、阻尼器及慣性質(zhì)量塊組成的單自由振蕩系統(tǒng)。利用質(zhì)量塊的慣性在慣性空間建立坐標(biāo)，測(cè)定相對(duì)大地或慣性空間的振動(dòng)加速度。它通過(guò)其中的換能元件，將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為便于傳遞、變換、處理和儲(chǔ)存的電信號(hào)。
 
振動(dòng)傳感器形式有很多種，常見(jiàn)的分類如圖1所示。
 
壓電式振動(dòng)傳感器的測(cè)試原理
 
壓電式振動(dòng)傳感器是試驗(yàn)機(jī)振動(dòng)測(cè)試常用的傳感器之一。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)提出了振動(dòng)加速度測(cè)量傳感器改裝要求，但是往往因?yàn)閷?duì)其中的概念理解不透，造成一些不合理的安裝方式，在一定程度上影響了測(cè)試精度。
 
要正確理解和貫徹標(biāo)準(zhǔn)要求，必須了解有關(guān)背景知識(shí)，如傳感器的測(cè)試原理、構(gòu)造和基本特性等方面。
 
一些介質(zhì)在沿一定方向上施加機(jī)械壓力而產(chǎn)生變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)其表面產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉以后，材料內(nèi)部的電場(chǎng)和表面電荷也隨之消失，這種特性稱為壓電效應(yīng)。壓電式振動(dòng)傳感器是利用這一特性，把基體感受到的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能量輸出。
 
典型壓電式振動(dòng)傳感器的基本構(gòu)造
 
壓電式振動(dòng)傳感器的典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。
 
壓電晶體被壓緊在質(zhì)量塊和基體之間，當(dāng)加速度計(jì)感受振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊施加一個(gè)振動(dòng)力于壓電晶體上，壓電晶體中產(chǎn)生可變電勢(shì)。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，可以保證在一定的頻率范圍內(nèi)輸入加速度與輸出電勢(shì)成比例。
 
壓電式振動(dòng)傳感器的特性：頻率響應(yīng)
 
Mm是壓在敏感元件上的質(zhì)量塊的質(zhì)量；Mb是加速度計(jì)基體及殼體的質(zhì)量；K是Mm與Mb間的系統(tǒng)的等效剛度。這一系統(tǒng)的自然頻率為：
 
fo=fm
 
式中fm為質(zhì)量Mm在彈簧K上的自然頻率。
 
根據(jù)振動(dòng)理論：fm= 。
 
假設(shè)加速度計(jì)剛性安裝在比它重的多的結(jié)構(gòu)上，此時(shí)Mm/Mb→0，fo→fm。從而得到加速度計(jì)的上限響應(yīng)頻率為fm。
 
壓電式振動(dòng)傳感器能夠精確地檢測(cè)寬范圍的動(dòng)態(tài)加速度，因此可以用來(lái)測(cè)量瞬態(tài)沖擊過(guò)程外， 還可用來(lái)測(cè)量正弦振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)。但是，壓電式振動(dòng)傳感器不適用于穩(wěn)態(tài)測(cè)量的場(chǎng)合，例如地球引力、慣性制導(dǎo)或諸如發(fā)動(dòng)機(jī)加速度及制動(dòng)等緩慢變化的瞬態(tài)過(guò)程。
 
靈敏度
 
加速度計(jì)的靈敏度定義為電輸出與機(jī)械輸入之比。從傳感器結(jié)構(gòu)可知，靈敏度是有方向性的。由于傳感器的制造誤差，其最大靈敏度方向與幾何軸不一致，最大靈敏度矢量可分解成軸向靈敏度和橫向靈敏度兩部分。
 
真正代表壓電式振動(dòng)傳感器靈敏度的是電荷靈敏度，它不受傳感器內(nèi)部電容變化和電纜長(zhǎng)度變化的影響，只取決于壓電材料的壓電常數(shù)，一般電荷靈敏度每年下降小于1%。
 

壓電式振動(dòng)傳感器實(shí)質(zhì)上是固態(tài)器件，它們非常堅(jiān)固和耐用，在誤用的情況下一般也不會(huì)引起損壞。在傳感器內(nèi)部，沒(méi)有調(diào)整部件，增加了傳感器的可靠性和可重復(fù)性，能夠用于極其惡劣的環(huán)境下。

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