振動傳感器應用和解決方案

振動在許多應用中造成嚴重破壞。從機器軸和軸承到硬盤性能，振動會導致機器損壞，提前更換，性能低下，并嚴重影響精度。

　　使用振動分析作為確定機械問題的具體原因和位置的工具可以加快維修并較大限度地降低成本。振動傳感器可以測量和分析位移，線速度和加速度。這些參數在數學上是相關的，并且可以從各種傳感器導出。選擇與位移，速度或加速度成比例的傳感器取決于感興趣的頻率和所涉及的信號電平。

　　區分振動傳感器的三個主要因素：固有頻率，阻尼系數和比例因子。比例因子將輸出與加速度輸入相關聯，并與靈敏度相關聯。固有頻率和阻尼系數一起決定了振動傳感器的精度水平。在由彈簧和附著質量組成的系統中，如果你要將質量拉回平衡并釋放質量，質量將向前振動(超過平衡)并向后振動直至其停止。使質量靜止的摩擦力由阻尼系數確定，質量向前和向后振動的速率是其固有頻率。

　　目前用于振動傳感器的兩種基本壓電材料是合成壓電陶瓷和石英。在壓電傳感器或加速度計中，傳感元件是在受到壓縮時發射電荷的晶體。晶體與質量結合，使得當它受到“g"力時，質量壓縮晶體并發出信號。信號值相對于施加的力。

　　晶體連接在中心柱和地震質量之間。壓縮環或螺柱將預加載力施加到元件組件上，以確保剛性結構和線性行為。在加速度下，質量對傳感晶體產生剪切應力，導致壓電材料產生成比例的電輸出。輸出由電極收集并通過輕質引線傳輸到其他電路或直接傳輸到連接器。

　　該小加速度信號可以被放大用于加速度測量或者在傳感器內被轉換成速度或位移信號。今天用于振動監測的大多數壓電傳感器包含內部放大器 運算放大器可用于將這些傳感器連接到A / D轉換器，無論是分立的還是微控制器。小心選擇高輸入阻抗運算放大器以***小化電流。

　　記錄后，可以分析振動數據以便立即診斷或保存以供以后或更深入的評估，例如，記錄機器運行狀況中涉及的趨勢和歷史，金融和零售環境中的資產保護，或區分環境振動和在ATM，自動售貨機和售票機等應用中的真實攻擊。

　　可以容納傳感元件以承受存在的任何環境條件。堅固耐用的工業壓電傳感器固態結構使其能夠在***惡劣的環境條件下運行。它們不受污垢，油和大多數化學氣氛的影響。它們在很寬的溫度范圍內表現良好，并且可以抵抗嚴重沖擊造成的損壞。

　　壓電陶瓷

　 石英和陶瓷都適合成功的振動傳感器設計，但其性能的差異允許設計靈活性。例如，與現代“定制"壓電陶瓷材料相比，天然壓電石英具有較低的電荷靈敏度并且表現出較高的本底噪聲。然而，大多數振動傳感器制造商現在使用專為傳感器應用開發的壓電陶瓷材料。特殊配方產生優化的特性，可在操作環境中提供準確的數據 與石英相比，壓電陶瓷材料*的輸出靈敏度使得傳感器的設計具有更高的頻率響應。

　　壓電陶瓷振動傳感器可用于沖擊測量(爆炸和失效測試)，高頻測量和較慢的低頻振動測量。這通過高于平均固有頻率來顯示。然而，該傳感器通常具有毫伏范圍的輸出，并且需要高輸入阻抗，低噪聲檢測器來解釋來自其壓電晶體的電壓。

　　另一個重要的應用是振動能量收集。這將由于機械振動而浪費的能量轉換成可用的電能。

　　用于這些應用的加速度計的性能正在急劇增加。例如，310A提供高性能和寬的帶寬用于工業監控，醫療儀器，體育診斷設備，并且其中寬的帶寬，小形狀因數，低功耗，和高的性能是軍事應用危急。

　　圖1：310A-5-LF

圖2：310A-5-LF頻率響應

特點： ? 堅固耐用 ? 耐腐蝕封裝 ? 金屬焊接密封 ? 外殼隔離 ? EMI/RFI屏蔽 ? 抗沖擊保護

應用： ? 風力發電機 ? 齒輪箱監控 ? 軸承監測 ? 設備狀態監控

更多應用案例分享，請咨詢森瑟科技專業傳感器服務團隊。