本文介紹了振動監(jiān)測和振動傳感器的原理以及工業(yè)振動傳感器需要關(guān)注的指標(biāo)，包括頻響、量程、靈敏度、誤差、長期穩(wěn)定性等。使用振動監(jiān)測傳感器可以有效地監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常和故障，避免設(shè)備惡化導(dǎo)致非計劃停機(jī)。
1、機(jī)械設(shè)備為什么要進(jìn)行振動監(jiān)測？
機(jī)械設(shè)備進(jìn)行振動監(jiān)測的原因有以下幾點(diǎn)：
1.減少設(shè)備故障，通過振動監(jiān)測可以及時掌握設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，發(fā)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常的情況，并預(yù)測故障的發(fā)生。
2. 提高設(shè)備可靠性，振動監(jiān)測可以幫助工廠管理人員了解設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，及時做好設(shè)備的檢修、調(diào)整和保養(yǎng)，延長設(shè)備的使用壽命。
3. 降低運(yùn)行成本，通過振動監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)故障和缺陷，及時進(jìn)行修理和更換部件，在保證設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，節(jié)省維修成本和備件成本。
20世紀(jì)初期，隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，振動檢測技術(shù)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。在20世紀(jì)50年代，振動檢測技術(shù)開始被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，用于監(jiān)測飛機(jī)和火箭發(fā)動機(jī)中的振動情況。之后，振動檢測技術(shù)逐漸擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，如機(jī)械制造、石油開發(fā)等，在鋼鐵、建筑、軍工等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，以監(jiān)測電機(jī)、水泵、空壓機(jī)、汽輪機(jī)等機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，去判斷設(shè)備異常和排查故障原因。
2、振動傳感器的原理
振動是一種運(yùn)動，運(yùn)動可以用位移、速度和加速度來描述，三者可以通過微積分相互轉(zhuǎn)換。所以振動傳感器其實(shí)就是測試位移、速度或加速度三者之一來進(jìn)行振動的測試的。
因?yàn)檎駝觽鞲衅鞯念愋捅容^多，原理也各不相同，本文只講目前大家在現(xiàn)場大概率遇得到的三種振動傳感器及其原理。
01 壓電式振動傳感器
壓電式振動傳感器屬于慣性式傳感器，其原理是某些晶體（如人工極化陶瓷、壓電石英晶體等）在一定方向的外力作用下或承受變形時，其晶體面或極化面上將有電荷產(chǎn)生，這種從機(jī)械能（力，變形）到電能（電荷，電場）的變換叫壓電效應(yīng)。壓電式振動傳感器具有動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、堅(jiān)固耐用、受外界干擾小以及壓電材料受力自產(chǎn)生電荷信號不需要任何外界電源等特點(diǎn)，是廣泛使用的振動測量傳感器。
02 電渦流傳感器
渦流傳感器的原理是利用電渦流效應(yīng)，即當(dāng)金屬物體處于磁場中時，由于磁場的變化會在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致金屬表面的電阻發(fā)生變化。利用這種原理，電渦流傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對金屬物體的非接觸式測量，是位移傳感器。
電渦流傳感器廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)和一些科研單位。對汽輪機(jī)、水輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、空分機(jī)、齒輪箱、大型冷卻泵等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的徑向振動、軸向位移、鍵相器、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、以及轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究和零件尺寸檢驗(yàn)等進(jìn)行在線測量和保護(hù)。
03 MEMS傳感器
MEMS傳感器即微機(jī)電系統(tǒng)（Microelectro Mechanical Systems），是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。然而，它們也存在一些缺點(diǎn)，包括以下幾個方面：
1.可靠性：MEMS傳感器通常在惡劣的環(huán)境條件下工作，如高溫、低溫、高濕度等，這可能導(dǎo)致其可靠性降低。
2.耐久性：由于MEMS傳感器的微小結(jié)構(gòu)，它們可能容易受到機(jī)械應(yīng)力的影響，從而導(dǎo)致耐久性問題。
3.制造：制造MEMS傳感器需要精密的制造和封裝技術(shù)，這增加了其制造成本。
4.信號調(diào)理：MEMS傳感器的輸出信號通常很小，需要進(jìn)行信號調(diào)理和放大，這增加了電路的復(fù)雜性。
5.校準(zhǔn)：由于MEMS傳感器的特性可能受到制造過程中不可避免的誤差的影響，因此需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)。
工業(yè)振動傳感器需要關(guān)注的指標(biāo)
振動傳感器相關(guān)的指標(biāo)很多，拿我司的GWZ80-300（D)礦用本安型溫度振動加速度傳感器規(guī)格書來舉個例子。
工業(yè)振動傳感器需要關(guān)注的指標(biāo)有如下幾點(diǎn)：
1.測量范圍：需要根據(jù)實(shí)際需要測量的振動范圍來選擇，如果測量范圍不匹配，則可能會導(dǎo)致信號失真或無法測量。
2. 頻率響應(yīng)：振動傳感器的頻率響應(yīng)決定了其可測量的振動頻率范圍。因此，在選型時需要考慮實(shí)際需要測量的頻率范圍。
3. 靈敏度和分辨率：振動傳感器的靈敏度和分辨率決定了其測量精度。在選擇時要考慮分辨率是否足夠高，以便能夠檢測到微小的振動變化。
4. 環(huán)境條件：不同類型的振動傳感器適用于不同的環(huán)境條件。例如，在高溫或高濕度的環(huán)境下使用的傳感器需要具有良好的耐熱性和防腐蝕性。
5. 安裝方式：振動傳感器的安裝方式也需要考慮。例如，在空間受限的情況下，需要選擇緊湊型的傳感器。
6. 價格和性價比：最后，還需要考慮振動傳感器的價格和性價比。價格并不總是決定選擇的因素，因?yàn)楦嘿F的傳感器不一定適用于所有應(yīng)用。最好選擇價格合理且性能符合要求的振動傳感器。
