振動(dòng)測試儀原理用途

振動(dòng)測試儀是一種能測量機械、物體等振動(dòng)的測量?jì)x器。比如測振儀、動(dòng)平衡儀、振動(dòng)測試與模態(tài)分析儀都算是振動(dòng)測試儀。振動(dòng)測試儀可與壓電加速度傳感器組成振動(dòng)測量系統，可測量加速度、速度、位移。對間斷的多次隨機的不同大小的振動(dòng)，可將正峰值、負峰值、峰峰值及有效值的zui大值保持無(wú)限長(cháng)時(shí)間。例如多點(diǎn)爆破的振動(dòng)zui大值測量。具有*報警功能?？蓪γ總€(gè)測試數據設置報警值，繼電器觸點(diǎn)輸出。 

振動(dòng)傳感器vibration transducer
定義：能感受機械運動(dòng)振動(dòng)的參量(振動(dòng)速度、頻率，加速度等)并轉換成可用輸出信號的傳感器。
所屬學(xué)科：機械工程(一級學(xué)科) ；傳感器(二級學(xué)科) ；物理量傳感器(三級學(xué)科) 

傳感器的機械接收原理
振動(dòng)傳感器在測試技術(shù)中是關(guān)鍵部件之一，它的作用主要振動(dòng)傳感器原理是將機械量接收下來(lái)，并轉換為與之成比例的電量。由于它也是一種機電轉換裝置。所以我們有時(shí)也稱(chēng)它為換能器、拾振器等。振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測的機械量轉變?yōu)殡娏?，而是將原始要測的機械量做為振動(dòng)傳感器的輸入量，然后由機械接收部分加以接收，形成另一個(gè)適合于變換的機械量，zui后由機電變換部分再將變換為電量。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機械接收部分和機電變換部分的工作性能來(lái)決定的?！　?BR>1、相對式機械接收原理　　
由于機械運動(dòng)是物質(zhì)運動(dòng)的zui簡(jiǎn)單的形式，因此人們zui先想到的是用機械方法測量振動(dòng)，從而制造出了機械式測振儀（如蓋格爾測振儀等）。傳感器的機械接收原理就是建立在此基礎上的。相對式測振儀的工作接收原理是在測量時(shí)，把儀器固定在不動(dòng)的支架上，使觸桿與被測物體的振動(dòng)方向一致，并借彈簧的彈性力與被測物體表面相接觸，當物體振動(dòng)時(shí)，觸桿就跟隨它一起運動(dòng)，并推動(dòng)記錄筆桿在移動(dòng)的紙帶上描繪出振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，根據這個(gè)記錄曲線(xiàn)可以計算出位移的大小及頻率等參數。由此可知，相對式機械接收部分所測得的結果是被測物體相對于參考體的相對振動(dòng)，只有當參考體不動(dòng)時(shí)，才能測得被測物體的振動(dòng)。這樣，就發(fā)生一個(gè)問(wèn)題，當需要測的是振動(dòng)，但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)時(shí)，這類(lèi)儀器就無(wú)用武之地。例如：在行駛的內燃機車(chē)上測試內燃機車(chē)的振動(dòng)，在地震時(shí)測量地面及樓房的振動(dòng)……，都不存在一個(gè)不動(dòng)的參考點(diǎn)。在這種情況下，我們必須用另一種測量方式的測振儀進(jìn)行測量，即利用慣性式測振儀。
2、慣性式機械接收原理　　
慣性式機械測振儀測振時(shí)，是將測振儀直接固定在被測振動(dòng)物體的測點(diǎn)上，當傳感器外殼隨被測振動(dòng)物體運動(dòng)時(shí)，由彈性支承的慣性質(zhì)量塊將與外殼發(fā)生相對運動(dòng)，則裝在質(zhì)量塊上的記錄筆就可記錄下質(zhì)量元件與外殼的相對振動(dòng)位移幅值，然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對振動(dòng)位移的關(guān)系式，即可求出被測物體的振動(dòng)位移波形。

在工程振動(dòng)測試領(lǐng)域中，測試手段與方法多種多樣，但是按各種參數的測量方法及測量過(guò)程的物理性質(zhì)來(lái)分，可以分成三類(lèi)。
1、機械式測量方法
　　震動(dòng)傳感器將工程振動(dòng)的參量轉換成機械信號，再經(jīng)機械系統放大后，進(jìn)行測量、記錄，常用的儀器有杠桿式測振儀和蓋格爾測振儀，它能測量的頻率較低，精度也較差。但在現場(chǎng)測試時(shí)較為簡(jiǎn)單方便。

2、電測方法
　　將工程振動(dòng)的參量轉換成電信號，經(jīng)電子線(xiàn)路放大后顯示和記錄。電測法的要點(diǎn)在于先將機械振動(dòng)量轉換為電量（電動(dòng)勢、電荷、及其它電量），然后再對電量進(jìn)行測量，從而得到所要測量的機械量。這是目前應用得zui廣泛的測量方法?！　∩鲜鋈N測量方法的物理性質(zhì)雖然各不相同，但是，組成的測量系統基本相同，它們都包含拾振、測量放大線(xiàn)路和顯示記錄三個(gè)環(huán)節?！　?BR>(1).拾振環(huán)節。把被測的機械振動(dòng)量轉換為機械的、光學(xué)的或電的信號，完成這項轉換工作的器件叫傳感器?！　?BR>(2).測量線(xiàn)路。測量線(xiàn)路的種類(lèi)甚多，它們都是針對各種傳感器的變換原理而設計的。比如，專(zhuān)配壓電式傳感器的測量線(xiàn)路有電壓放大器、電荷放大器等；此外，還有積分線(xiàn)路、微分線(xiàn)路、濾波線(xiàn)路、歸一化裝置等等?！　?BR>(3).信號分析及顯示、記錄環(huán)節。從測量線(xiàn)路輸出的電壓信號，可按測量的要求輸入給信號分析儀或輸送給顯示儀器（如電子電壓表、示波器、相位計等）、記錄設備（如光線(xiàn)示波器、磁帶記錄儀、X—Y 記錄儀等）等。也可在必要時(shí)記錄在磁帶上，然后再輸入到信號分析儀進(jìn)行各種分析處理，從而得到zui終結果。

3、光學(xué)式測量方法
　　將工程振動(dòng)的參量轉換為光學(xué)信號，經(jīng)光學(xué)系統放大后顯示和記錄。如讀數顯微鏡和激光測振儀等。

振動(dòng)傳感器的機電變換原理
一般來(lái)說(shuō)，振動(dòng)傳感器在機械接收原理方面，只有相對式、慣性式兩種，但在機電變換方面，由于變換方法和性質(zhì)不同，其種類(lèi)繁多，應用范圍也極其廣泛?！　≡诂F代振動(dòng)測量中所用的傳感器，已不是傳統概念上獨立的機械測量裝置，它僅是整個(gè)測量系統中的一個(gè)環(huán)節，且與后續的電子線(xiàn)路緊密相關(guān)?！　∮捎趥鞲衅鲀炔繖C電變換原理的不同，輸出的電量也各不相同。有的是將機械量的變化變換為電動(dòng)勢、電荷的變化，有的是將機械振動(dòng)量的變化變換為電阻、電感等電參量的變化。一般說(shuō)來(lái)，這些電量并不能直接被后續的顯示、記錄、分析儀器所接受。因此針對不同機電變換原理的傳感器，必須附以專(zhuān)配的測量線(xiàn)路。測量線(xiàn)路的作用是將傳感器的輸出電量zui后變?yōu)楹罄m顯示、分析儀器所能接受的一般電壓信號。因此，振動(dòng)傳感器按其功能可有以下幾種分類(lèi)方法：　　
1>按機械接收原理分：相對式、慣性式；　　
2>按機電變換原理分：電動(dòng)式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式、電阻式、光電式；　　
3>按所測機械量分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器?！　?BR>以上三種分類(lèi)法中的傳感器是相容的。

振動(dòng)傳感器的分類(lèi)
1、相對式電動(dòng)傳感器
　電動(dòng)式傳感器基于電磁感應原理，即當運動(dòng)的導體在固定的磁場(chǎng)里切割磁力線(xiàn)時(shí)，導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(chēng)為電動(dòng)式傳感器。相對式電動(dòng)傳感器從機械接收原理來(lái)說(shuō)，是一個(gè)位移傳感器，由于在機電變換原理中應用的是電磁感應電律，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式非接觸式傳感器，它是通過(guò)傳感器端部與被測物體之間的距離變化來(lái)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(xiàn)性工作范圍大、靈敏度高以及非接觸式測量等優(yōu)點(diǎn)，主要應用于靜位移的測量、振動(dòng)位移的測量、旋轉機械中監測轉軸的振動(dòng)測量。
3、電感式傳感器
　依據傳感器的相對式機械接收原理，電感式傳感器能把被測的機械振動(dòng)參數的變化轉換成為電參量信號的變化。因此，電感傳感器有二種形式，一是可變間隙，二是可變導磁面積。
4、電容式傳感器
　電容式傳感器一般分為兩種類(lèi)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(xiàn)振動(dòng)的位移?？勺兠娣e式可以測量扭轉振動(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)量應該足夠的大，而支承彈簧的剛度應該足夠的小，也就是讓傳感器具有足夠低的固有頻率。根據電磁感應定律，感應電動(dòng)勢為：u=Blx&r式中B為磁通密度，l為線(xiàn)圈在磁場(chǎng)內的有效長(cháng)度，r x&為線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中的相對速度。從傳感器的結構上來(lái)說(shuō)，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是由電磁感應產(chǎn)生，根據電磁感應電律，當線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中作相對運動(dòng)時(shí)，所感生的電動(dòng)勢與線(xiàn)圈切割磁力線(xiàn)的速度成正比。因此就傳感器的輸出信號來(lái)說(shuō)，感應電動(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械接收部分是慣性式加速度機械接收原理，機電部分利用的是壓電晶體的正壓電效應。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，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，這種從機械能（力，變形）到電能（電荷，電場(chǎng)）的變換稱(chēng)為正壓電效應。而從電能（電場(chǎng)，電壓）到機械能（變形，力）的變換稱(chēng)為逆壓電效應。因此利用晶體的壓電效應，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)試驗中，除了測量振動(dòng)，還經(jīng)常需要測量對試件施加的動(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，即壓電式力傳感器的輸出電荷信號與外力成正比。
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)的運動(dòng)響應。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)的響應就是激振點(diǎn)的響應。使用時(shí)將小頭（測力端）連向結構，大頭（測量加速度）與激振器的施力桿相連。從“力信號輸出端"測量激振力的信號，從“加速度信號輸出端"測量加速度的響應信號。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構、機械部件以及材料試樣的測量。無(wú)論是力傳感器還是阻抗頭，其信號轉換元件都是壓電晶體，因而其測量線(xiàn)路均應是電壓放大器或電荷放大器。
9、電阻應變式傳感器
　電阻式應變式傳感器是將被測的機械振動(dòng)量轉換成傳感元件電阻的變化量。實(shí)現這種機電轉換的傳感元件有多種形式，其中zui常見(jiàn)的是電阻應變式的傳感器。