振動傳感器應(yīng)用和解決方案

時間：2022-10-26閱讀：635

　　振動在許多應(yīng)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(shù)在數(shù)學上是相關(guān)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(qū)分振動傳感器的三個主要因素：固有頻率，阻尼系數(shù)和比例因子。比例因子將輸出與加速度輸入相關(guān)聯(lián)，并與靈敏度相關(guān)聯(lián)。固有頻率和阻尼系數(shù)一起決定了振動傳感器的精度水平。在由彈簧和附著質(zhì)量組成的系統(tǒng)中，如果你要將質(zhì)量拉回平衡并釋放質(zhì)量，質(zhì)量將向前振動(超過平衡)并向后振動直至其停止。使質(zhì)量靜止的摩擦力由阻尼系數(shù)確定，質(zhì)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(fā)射電荷的晶體。晶體與質(zhì)量結(jié)合，使得當它受到“g"力時，質(zhì)量壓縮晶體并發(fā)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(zhì)量之間。壓縮環(huán)或螺柱將預加載力施加到元件組件上，以確保剛性結(jié)構(gòu)和線性行為。在加速度下，質(zhì)量對傳感晶體產(chǎn)生剪切應(yīng)力，導致壓電材料產(chǎn)生成比例的電輸出。輸出由電極收集并通過輕質(zhì)引線傳輸?shù)狡渌娐坊蛑苯觽鬏數(shù)竭B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(nèi)被轉(zhuǎn)換成速度或位移信號。今天用于振動監(jiān)測的大多數(shù)壓電傳感器包含內(nèi)部放大器運算放大器可用于將這些傳感器連接到A / D轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(huán)境中的資產(chǎn)保護，或區(qū)分環(huán)境振動和在ATM，自動售貨機和售票機等應(yīng)用中的真實攻擊。

　　可以容納傳感元件以承受存在的任何環(huán)境條件。堅固耐用的工業(yè)壓電傳感器固態(tài)結(jié)構(gòu)使其能夠在***惡劣的環(huán)境條件下運行。它們不受污垢，油和大多數(shù)化學氣氛的影響。它們在很寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)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(shè)計，但其性能的差異允許設(shè)計靈活性。例如，與現(xiàn)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(xiàn)出較高的本底噪聲。然而，大多數(shù)振動傳感器制造商現(xiàn)在使用專為傳感器應(yīng)用開發(fā)的壓電陶瓷材料。特殊配方產(chǎn)生優(yōu)化的特性，可在極l端操作環(huán)境中提供準確的數(shù)據(jù) 與石英相比，壓電陶瓷材料*高的輸出靈敏度使得傳感器的設(shè)計具有更高的頻率響應(yīng)。

　　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(yīng)用是振動能量收集。這將由于機械振動而浪費的能量轉(zhuǎn)換成可用的電能。

　　用于這些應(yīng)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(yè)監(jiān)控，醫(yī)療儀器，體育診斷設(shè)備，并且其中寬的帶寬，小形狀因數(shù)，低功耗，和高的性能是軍事應(yīng)用危急。