振动传感器是一种用于检测物体由于外力或内在机制而产生的振动或波动的设备。这些传感器可以实时监控机械设备的运行状态,捕捉到包括速度、加速度和位移等多种振动参数。
振动传感器基于不同物理效应工作,常见类型及其原理如下:
一、压电式振动传感器
1.核心原理:某些晶体材料(如石英、压电陶瓷)在受到机械应力作用产生变形时,会在其表面产生电荷,电荷量与所受应力成正比,这就是压电效应。压电式振动传感器利用此效应,当振动引起传感器内压电材料变形,就会产生与振动相关的电荷信号。
2.工作过程:振动传递到传感器的质量块,质量块因惯性对压电材料施加力,使压电材料产生电荷。这些电荷经放大器转换为电压或电流信号输出,信号的幅值和频率与振动的强度和频率相关。例如在电机振动监测中,电机运转产生的振动使传感器内压电材料受力,输出反映振动情况的电信号。
二、磁电式振动传感器
1.核心原理:依据电磁感应定律,当导体在磁场中做切割磁力线运动时,会产生感应电动势。磁电式振动传感器内部有永久磁铁形成磁场,以及可相对磁场运动的线圈。
2.工作过程:振动使传感器的线圈在磁场中运动,线圈切割磁力线产生感应电动势。感应电动势的大小与线圈运动速度成正比,而速度与振动的速度相关。因此,输出的电信号能反映振动的速度特性。常用于旋转机械的振动监测,如风机,其振动带动传感器线圈运动,输出对应电信号。
三、应变片式振动传感器
1.核心原理:应变片由金属丝或半导体材料制成,其电阻值会随所受应变发生变化。当应变片粘贴在弹性元件上,弹性元件受振动产生变形,应变片随之变形,导致电阻改变。
2.工作过程:振动作用于弹性元件,弹性元件变形使粘贴的应变片电阻变化。将应变片接入电桥电路,电阻变化会引起电桥输出电压变化。通过检测电桥输出电压,就能获取与振动相关的信息。在桥梁振动监测中,桥梁振动使安装的弹性元件变形,应变片电阻改变,电桥输出反映振动的电压信号。