行业知识 | 为什么振动传感器对电机这么重要？它的原理是怎样的？

 

 

振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它具有成本低、灵敏度高、工作稳定可靠，振动检测可调节范围大的优点，广泛应用于能源、化工、医学、汽车、冶金，机器制造，军工，科研教学等诸多领域。

 

在任何一个振动测量系统中，排在最前端的仪器就是测振传感器。它在振动测量中起着举足轻重的作用。随着设备智能化水平和高可靠性要求的不断提高，驱动电机在线状态监测、位置和转速信号的实时反馈趋向为标配，编码器、超速开关、PT00、PTC、振动传感器等电机附加装置的应用愈来愈普遍。了解这些附加装置，实现与电机的有机融合，对设备生产厂商至关重要。接下来小明就分享一下近些年来电机上十分常见的各类振动传感器~

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振动传感器的作用

振动传感器也称测振器或测振仪。它的作用是把被测对象的机械振动量（位移、速度或加速度）准确无误地接受下来，并将此机械量转换成电信号（电流或电压）输出或显示出来。从能量观点来看，振动传感器实现了将机械能到电能的转换，实质上，可以把它看作一个换能器。

 

 

 02 

主要分类

 

振动传感器按其功能有以下几种分类方法：

按机械接收原理分：相对式、惯性式；

按所测机械量分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器。

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

以上三种分类法中的传感器是相容的

 

① 相对式

电动式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。

相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。

 

 

② 惯性式

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，l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。因此就传感器的输出信号来说，感应电动势是同被测振动速度成正比的，所以它实际上是一个速度传感器。

 

 

③ 电涡流式

电涡流式振动传感器是涡流效应为工作原理的振动式传感器，它属于非接触式传感器。电涡流式振动传感器是通过传感器的端部和被测对象之间距离上的变化，来测量物体振动参数的。电涡流式振动传感器主要用于振动位移的测量。

 

 

④ 电感式

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。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。

 

 

⑤ 电容式

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。

 

 

⑥ 压电式

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（如人工极化陶瓷、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，它的晶体面或极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。

 

 

⑦  电阻应变式

电阻式应变式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，其中最常见的是电阻应变式的传感器。

电阻应变片的工作原理为：应变片粘贴在某试件上时，试件受力变形，应变片原长变化，从而应变片阻值变化，实验证明，在试件的弹性变化范围内，应变片电阻的相对变化和其长度的相对变化成正比。

 

 

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振动传感器演示

 

大型设备配套电机往往会配备振动传感器，它可以在精密工业生产过程中通过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。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。
 

 

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