一文读懂振动传感器

设备监测常用手段

风机、电机、泵等旋转类设备在长期运行过程中难免会有机械故障，为提前识别故障，减少停机事故，不得不对设备进行状态监测。

传统的监测主要靠人工看听摸，这种监测方式往往对点检人员的经验要求较高，不仅耗时耗力，还容易发生错漏检，严重时甚至发生安全事故；

 

随着数字时代的到来，设备监测手段越来越先进，大致分为如下几类：

 

上图可见，振动分析占比最大，是当前最受欢迎的设备状态监测方式。

 

NO.1

振动传感器

 

 

振动传感器起源

振动监测起源于上世纪五十年代，早期用于航天，火箭发射领域的检测降低火箭的故障率。随着现代化电子科技的进步，故障诊上世纪80年代进入中国，最早用于石油化工的重要设备诊断，后被广泛应用于石化、造纸、冶金、风电、火电、水电等领域。

近几年随着工业4.0的提出和预测性维修保养的重视（PDM），在线监测技术及结构的成熟，在线监测在各种场合被广泛使用。

振动传感器分类

 

 

 

常用振动传感器

• 压电式传感器

 

 

 

工作原理：利用某些晶体材料（如压电陶瓷锆钛酸铅等）的压电效应作为机电变换器而制成的加速度传感器。

 

优势

具有较宽的采集频率

不足

测量原始值为加速度，分析速度需要积分，需要配合采集卡使用

 

• MEMS传感器

 

工作原理：MEMS加速度传感器是运用MEMS芯片（即微型电子机械系统）结合传统的半导体工艺和材料。MEMS传感器集成微振动传感器、微执行器、微机械机构、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、通讯模块等于一体的系统。

优势：

小体积、低成本、高可靠

集成化高、数字化输出、具备边缘计算能力

免布线、安装方便

可测量三轴向数据，较普通压电加速度单轴向测量，测量时间更短、更有利于数据分析

不足：

受制于电源限制采集频率不能太高

 

NO.2

振动传感器选型

 

 

现代产业迫切需要采用保障在役设备安全运行的相关监测技术，揭示设备运行状态的发展演变规律，实现早期故障预报，进而避免故障，特别是恶性事故发生。如上文，设备状态监测由振动、声音、温度、电流、电压、油液、视频等多种方式。但大型机械设备的早期故障对振动信号中最为敏感。

振动信号测量一般指对设备振动进行勘测，并通过频谱特征以确定轴承、齿轮或润滑是否出现故障，最终衡量设备的健康状态。工业应用中，90%以上的旋转机械设备使用轴承元件和齿轮传动，而齿轮和轴承的早期故障会在振动信号的高频端反映出来。如下图所示：

 

轴承早期故障信息

对于监测轴承早期故障，传统的压电传感器相比于MEMS传感器的局限性，如下表所示：

另外，由于MEMS传感器具备体积小、重量轻等特点，在现场应用中，如下图所示，MEMS振动传感器可充分与监测平台耦合，保证振动信号传输的完整性。

 

捷杰振动传感器

为满足各类工业现场对MEMS传感器的需求，捷杰传感已研制出三大系统，20款产品。捷杰传感—专注振动十余载，以感知驱动万物互联为己任。