常用振動(dòng)傳感器有以下幾種:      

 

1.壓電片諧振式：使用壓電片接收振動(dòng)信號(hào)，壓電片的諧振頻率較高，為了降低諧振頻率，使用加大壓電片振動(dòng)體的質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)，并使用彈簧球代替附加物，降低兩諧振頻率，增強(qiáng)了振動(dòng)效果。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，結(jié)構(gòu)簡單。但是需要信號(hào)放大后送到TTL電路或者單片機(jī)電路中，不過使用一個(gè)三極管單級(jí)放大即可

 

2.機(jī)械振動(dòng)式：傳統(tǒng)的振動(dòng)檢測方式，受到振動(dòng)以后，彈簧球在較長的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行減幅振動(dòng)，這種振動(dòng)便于被檢測電路檢測到。振動(dòng)輸出開關(guān)信號(hào)，輸出阻抗與配合輸出的電阻阻值所決定，根據(jù)檢測電路的輸入阻抗，可以做成高阻抗輸出方式。  

 

3.微型振動(dòng)傳感器：將機(jī)械式振動(dòng)傳感器微型化，將振動(dòng)體碳化并進(jìn)行密封處理，其工作性能更可靠。輸出開關(guān)信號(hào)直接與TTL電路和或者單片機(jī)輸入電路相連接，電路結(jié)構(gòu)簡單。輸出阻抗高，靜態(tài)工作電流小。  

 

 

振動(dòng)傳感器按其功能可有以下幾種分類方法：

 

按機(jī)械接收原理分：相對(duì)式、慣性式；按機(jī)電變換原理分：電動(dòng)式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式、電阻式、光電式；

 

按所測機(jī)械量分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器。

 

以上分類法中的傳感器是相容的。

 

1、相對(duì)式電動(dòng)傳感器

 

電動(dòng)式傳感器基于電磁感應(yīng)原理，即當(dāng)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在固定的磁場里切割磁力線時(shí)，導(dǎo)體兩端就感生出電動(dòng)勢，因此利用這一原理而生產(chǎn)的傳感器稱為電動(dòng)式傳感器。相對(duì)式電動(dòng)傳感器從機(jī)械接收原理來說，是一個(gè)位移傳感器，由于在機(jī)電變換原理中應(yīng)用的是電磁感應(yīng)電律，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢同被測振動(dòng)速度成正比，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。

 

2、電渦流式傳感器

 

電渦流傳感器是一種相對(duì)式非接觸式傳感器，它是通過傳感器端部與被測物體之間的距離變化來測量物體的振動(dòng)位移或幅值的。電渦流傳感器具有頻率范圍寬(0～10 kHZ)，線性工作范圍大、靈敏度高以及非接觸式測量等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于靜位移的測量、振動(dòng)位移的測量、旋轉(zhuǎn)機(jī)械中監(jiān)測轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)測量。

 

3、電感式傳感器

 

依據(jù)傳感器的相對(duì)式機(jī)械接收原理，電感式傳感器能把被測的機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成為電參量信號(hào)的變化。因此，電感傳感器有二種形式，一是可變間隙，二是可變導(dǎo)磁面積。

 

4、電容式傳感器

 

電容式傳感器一般分為兩種類型。即可變間隙式和可變公共面積式?？勺冮g隙式可以測量直線振動(dòng)的位移?？勺兠娣e式可以測量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的角位移。

 

5、慣性式電動(dòng)傳感器

 

慣性式電動(dòng)傳感器由固定部分、可動(dòng)部分以及支承彈簧部分所組成。為了使傳感器工作在位移傳感器狀態(tài)，其可動(dòng)部分的質(zhì)量應(yīng)該足夠的大，而支承彈簧的剛度應(yīng)該足夠的小，也就是讓傳感器具有足夠低的固有頻率。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢為：

 

式中：B為磁通密度，l為線圈在磁場內(nèi)的有效長度。從傳感器的結(jié)構(gòu)上來說，慣性式電動(dòng)傳感器是一個(gè)位移傳感器。然而由于其輸出的電信號(hào)是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，根據(jù)電磁感應(yīng)電律，當(dāng)線圈在磁場中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所感生的電動(dòng)勢與線圈切割磁力線的速度成正比。因此就傳感器的輸出信號(hào)來說，感應(yīng)電動(dòng)勢是同被測振動(dòng)速度成正比的，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。

 

 

6、壓電式加速度傳感器

 

壓電式加速度傳感器的機(jī)械接收部分是慣性式加速度機(jī)械接收原理，機(jī)電部分利用的是壓電晶體的正壓電效應(yīng)。其原理是某些晶體(如人工極化陶瓷、壓電石英晶體等，不同的壓電材料具有不同的壓電系數(shù)，一般都可以在壓電材料性能表中查到。)在一定方向的外力作用下或承受變形時(shí)，它的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)的變換稱為正壓電效應(yīng)。而從電能(電場，電壓)到機(jī)械能(變形，力)的變換稱為逆壓電效應(yīng)。

 

因此利用晶體的壓電效應(yīng)，可以制成測力傳感器，在振動(dòng)測量中，由于壓電晶體所受的力是慣性質(zhì)量塊的牽連慣性力，所產(chǎn)生的電荷數(shù)與加速度大小成正比，所以壓電式傳感器是加速度傳感器。

 

7、壓電式力傳感器

 

在振動(dòng)試驗(yàn)中，除了測量振動(dòng)，還經(jīng)常需要測量對(duì)試件施加的動(dòng)態(tài)激振力。壓電式力傳感器具有頻率范圍寬、動(dòng)態(tài)范圍大、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得廣泛應(yīng)用。壓電式力傳感器的工作原理是利用壓電晶體的壓電效應(yīng)，即壓電式力傳感器的輸出電荷信號(hào)與外力成正比。

 

8、阻抗頭

 

阻抗頭是一種綜合性傳感器。它集壓電式力傳感器和壓電式加速度傳感器于一體，其作用是在力傳遞點(diǎn)測量激振力的同時(shí)測量該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。因此阻抗頭由兩部分組成，一部分是力傳感器，另一部分是加速度傳感器，它的優(yōu)點(diǎn)是，保證測量點(diǎn)的響應(yīng)就是激振點(diǎn)的響應(yīng)。

 

使用時(shí)將小頭(測力端)連向結(jié)構(gòu)，大頭(測量加速度)與激振器的施力桿相連。從“力信號(hào)輸出端”測量激振力的信號(hào)，從“加速度信號(hào)輸出端”測量加速度的響應(yīng)信號(hào)。注意，阻抗頭一般只能承受輕載荷，因而只可以用于輕型的結(jié)構(gòu)、機(jī)械部件以及材料試樣的測量。無論是力傳感器還是阻抗頭，其信號(hào)轉(zhuǎn)換元件都是壓電晶體，因而其測量線路均應(yīng)是電壓放大器或電荷放大器。

 

9、電阻應(yīng)變式傳感器

 

電阻式應(yīng)變式傳感器是將被測的機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻的變化量。實(shí)現(xiàn)這種機(jī)電轉(zhuǎn)換的傳感元件有多種形式，其中最常見的是電阻應(yīng)變式的傳感器。電阻應(yīng)變片的工作原理為：應(yīng)變片粘貼在某試件上時(shí)，試件受力變形，應(yīng)變片原長變化，從而應(yīng)變片阻值變化，實(shí)驗(yàn)證明，在試件的彈性變化范圍內(nèi)，應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化和其長度的相對(duì)變化成正比。

 

 

推薦閱讀：