测振仪传感器的构成及工作原理

测振仪传感器是将机械振动量转换为成比例的模拟电气量的机电转换装置。

传感器至少有机械量的接收和机电量的转换二个单元构成。机械接收单元感受机械振动，但只接收位移、速度、加速度中的一个量；机电转换单元将接收到的机械量转换成模拟电气量，如电荷、电动势、电阻、电感、电容等；另外，还配有检测放大电路或放大器，将模拟电气量转换、放大为后续分析仪器所需要的电压信号，振动监测中的所有振动信息均来自于此电压信号。

2．测振仪传感器的类型

测振仪传感器的种类很多，且有不同的分类方法。

1、按工作原理的不同，可分为电涡流式、磁电式（电动式）、压电式；

2、按参考坐标的不同，可分为相对式与绝对式（惯性式）；

3、按是否与被测物体接触，可分为接触式与非接触式；

4、按测量的振动参数的不同，可分为位移、速度、加速度传感器；以及由电涡流式传感器和惯性式传感器组合而成的复合式传感器，等等。

在现场实际振动检测中，常用的传感器有磁电式速度传感器（其中又以绝对式应用较多）、测振仪压电式加速度传感器和电涡流式位移传感器。其中，加速度传感器应用最广，而大型旋转机械转子振动的测量几乎都是涡流式传感器。

3．磁电式速度传感器

磁电式速度传感器的工作原理是，传感器固定在被测物体上，物体振动时，固定在壳体7上的磁钢5，随壳体与物体一起振动，而由弹簧片2和线圈3组成的弹簧—质量元件，与磁钢的振动并不同步，而是发生相对运动，线圈切割磁钢的磁力线而产生电动势，在磁通量及线圈参数均为常数的情况下，电动势的大小与线圈切割磁力线的相对速度成正比。此相对速度，对相对式，显然是被测物体的相对振动速度；对绝对式来说，当传感器中的弹簧—质量元件的固有频率远小于被测物体的振动频率时，线圈的振动速度会远小于磁钢的振动速度，线圈与磁钢之间的相对速度，接近于被测振动体相对于大地或惯性空间的绝对速度。总之，可以认为，磁电式速度传感器的输出电压与被测物体的振动速度成正比。

速度传感器通过积分电路可测得位移，通过微分电路可测得加速度。

4．测振仪压电式加速度传感器

某些晶体，在受到沿一定方向的外力作用时，其内部的晶格会发生变化，产生极化现象，同时在晶体的两个表面上产生了极性相反的电荷；当外力消除后，又恢复到原来的不带电状态；当作用力方向改变时，所产生的电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比，此现象称为压电效应。

测振仪压电式加速度传感器，就是根据压电晶体受力后会在其两个表面产生不同电荷的压电效应来实现机电转换的。

其工作原理是，测振仪压电式加速度传感器的基座4固定或紧密接触于被测物体，与物体一起振动，由压紧弹簧1与惯性质量块2组成的弹簧—质量元件，与基座的振动并不同步、而是发生相对运动，压电晶体3受到质量块因相对振动加速度产生的惯性力作用而产生电荷，电荷量的大小与惯性力成正比。当传感器中的弹簧—质量元件的固有频率远大于被测物体的振动频率时，质量块的振动位移会远小于基座的振动位移，质量块与基座之间的相对振动接近于基座、即被测物体的振动。因此，测振仪压电式加速度传感器的输出电压与被测物体的振动加速度成正比。

加速度传感器通过积分电路可测得速度，通过二次积分电路可测得位移。

测振仪压电式加速度传感器的优点：

      体积小，重量轻，频率响应范围宽。适于测量高频、冲击信号，例如齿轮、滚动轴承的振动测量，耐温、耐蚀性较好，不易损坏，在实际测量中应用最广泛。由于压电晶体产生的电荷量很小，加速度传感器需要配置电荷放大器，因此造成内阻抗高、电荷放大器前的连接电缆容易受到外部电磁干扰。现在，许多加速度传感器把放大电路集成到传感器内，抗干扰能力得到大幅度的提高。测振仪压电式加速度传感器的频响特性范围，下限由电荷放大器决定，上限由传感器的固有频率及安装谐振频率决定。即传感器与被测物体的接触及固定状况会大大影响高频测量的范围，其中钢螺栓联接固定方式的高频测量范围最高，可达10000Hz，磁铁固定式为2000Hz，手持式最低，仅数百Hz。