震动传感器原理图
传感器与测试技术7 振动的测量
在加速度计与被测物之间涂一层硅胶，可改善冲击状
态，有利于高频响应。
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7.2 测振传感器
7.2.3 接触式测振传感器的校准 ⑴ 绝对法 拾振器固定在校准用的标准振动台上，由正弦信号发生器
发出标准信号，经功率放大器放大，推动振动台，用激光干涉 振动仪直接测量振动台的振幅，在与被校准拾振器的输出进行 比较，从而确定拾振器的灵敏度。可以同时测量频率响应。
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7.1 概述
（3）测振放大器 它将测振传感器转换后的电信号加以放大 ，以便分析设备
的后续分析、处理以及记录显示仪器的记录、显示、绘图等。 常用的测振放大器类型有电荷放大器、电压放大器和调制型放 大器等。
（4）分析设备 主要有频谱分析仪，可分为模拟式和数字式两大类。
（5）记录显示仪器 根据振动测量的不同目的，可将振动测量结果以数据或图
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惯性式位移传感器的相频特性
② 速度传感器
7.2 测振传感器
x y0 0
(n)2 1(n)2 242(n)2
动态特性与位移传感器相同
③ 加速度传感器
y0
x0 2
1
2 n
1(n)2 242(n)2
y0
x0
2 n 2
1
1(n)2 242(n)2
质量元件相对壳体的位移与被测振动加速度成正比 。
惯性传感器的质量元件相对于外壳的运动与被测物体的运 动规律一样。
其振幅比与相位差值由传感器的固有频率及阻尼比的大小 来确定。
讨论： ① 位移传感器
n ，0.6~0.7低频只能保证幅值精度，无法保证
振动传感器检定过程中注意事项
振动传感器检定过程中注意事项摘要：: 振动传感器作为安全监护以及环境检测的关键传感器，在各行各业的检测实验室中应用范围非常广，若因检定操作不当，会对检定结果造成影响，丧失其准确性优势。
本文通过对常用振动传感器检定中需注意问题的思考，为相关工作者提供理论支撑。
关键词：振动传感器；检定；注意事项；一、概述振动传感器是在工业生产中用来测量与振动有关各种参量，常见振动传感参数有速度、加速度、位移等。
它的工作原理是将振动的模拟量通过振动传感器转换成电量信号传输，以实现仪表显示或远程监测。
振动传感器按其功能有以下几种分类方式：按机电变换原理分：电动式（磁电式）、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式;振动传感器按所测机械量分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器。
按安装方式分：接触式、非接触式。
按照工作位置（振动方向）分：水平、垂直、三维。
二、振动传感器的常见形式：检定中常见的传感器包括：振动速度传感器、振动加速度传感器、振动位移传感器。
速度、加速度结构常见的有电动式（磁电式）、压电式两种，位移传感器结构主要是电涡流式。
1、电动式（磁电式）传感器：基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式（磁电式）传感器。
虽然它也是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。
2、压电式加速度传感器：是基于压电晶体的压电效应工作的。
振动使晶体在一定方向上受力变形时，其内部会产生极化现象，在它的两个表面上产生符号相反的电荷，外加电压使放大器输出一个电压或电流信号。
这种传感器工作模式分恒压和恒流两种。
3、电涡流位移传感器：电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的，对应输出电压信号。
霍尔传感器工作原理及其应用
| [<<] [>>]差动霍尔电路制成的霍尔齿轮传感器，如图 1 所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于 ABS (汽车防抱死制动系统 ) 作为车速传感器等。
在 ABS 中，速度传感器是十分重要的部件。
ABS 的工作原理示意图如图 2 所示。
图中，1 是车速齿轮传感器； 2 是压力调节器； 3 是控制器。
在制动过程中，控制器 3 不断接收来自车速齿轮传感器 1 和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或者放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。
在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是 ABS 中的关键部件之一。
在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。
( 1 ) 相位精度高，可满足0.4°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。
( 2) 可满足 0.05 度曲轴角的熄火检测要求。
( 3) 输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。
在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。
用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。
图 1 霍 尔速 度传 感 器 的 内 部 结 构1. 车 轮 速度传 感 器2. 压 力 调 节 器3. 电 子 控 制 器图 2ABS 气 制 动 系 统 的 工 作 原 理 示 意 图按 图 3 所 示 的 各 种 方 法 设 置磁 体 ，将 它们 和 霍 尔 开 关 电 路 组合 起 来 可 以 构 成 各 种 旋 转 传 感 器 。
振动传感器的工作原理
Testing Techniques
工程振动与测试
以为横坐标， 为纵坐标， 绘制相频特性 曲线。
满足条件： =1
简化为：
m
时c，1 ，
cc
xr xm sin(t )
• 记录到的振动位移波形将与被测物体的振动
xr=xrmsin(t-)
其中：
xrm
2
2 n
•
xm
(1
2
2 n
)2
4n2
2
4 n
Testing Techn2 2
工程振动与测试
如果引入频率比及阻尼比
则= n
= c
cc
其中cc = 2
km 临界阻尼系数。
xrm
2 xm (1 2 )2 4 22
tan1
2 1 2
工程振动与测试
将
xrm
2 xm (1 2 )2 4 22
改写为以下形式：
xrm
xm2
1
(1— 2）2 4 22
Testing Techniques
工程振动与测试
因为
=
n所以得xrm
xm
n2
1
(1— 2）2 4 22
以为横坐标，xrm
xm
为n2 纵坐标，绘制幅频特性曲线。
Testing Techniques
工程振动与测试
第11章 振动传感器的工作原理 11.1 工程振动测试方法及分类 一、机械式的测量方法 测量的频率较低，精度也较差。 二、光学式的测量方法 激光测量方法 动态云纹法
Testing Techniques
振弦式传感器解析PPT课件
8.2.1 工作原理 8.2.2 激振装置 8.2.3 振弦传感器的误差 8.2.4 振弦式传感器应用
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2020年9月28日
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概述
✓ 振弦式传感器具有良好的测量特性，它可以做到小于0.1% 的非线性特性，0.05%的灵敏度和小于0.01%/℃的温度误差。
✓ 此外，传感器的结构和测量电路都比较简单。 ✓ 广泛应用于精密的压力、力、扭矩等测量中。
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✓ 从式（8.2.10），取f对ε的微分，则得
df 1 E E d 4l E 8l2f
（8.2.11）
✓ 式（8.2.11）为振弦的应变灵敏度表达式。
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88..23..22 激扭振矩装测置量原理
✓ 振弦振动有强迫振动、自由振动和自激振动三种方式。 ✓ 图8.2.2给出了振弦传感器在自激振动状态下的两种激励方
✓ 此时，振弦所感受的力为： FBlei。
✓ 它可以分为两部分：一部分Fc用来克服弦的质量m的惯性， 使它获得运动速度v；另一部分FL用来克服振弦作为一个 横向弹性元件的弹性力。
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✓ 据此，可以写出
Fc
Belic
md
dt
（8.2.1）
Bleicdt m
（8.2.2）
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✓ 振弦的等效LC谐振回路作为整个振荡电路中的正反馈网 络，由于振弦对于它的固有振动频率有着非常尖锐的阻 抗特性，电路只在其信号频率等于振弦的固有振动频率 时才能达到振荡条件。
【实验报告】压电式传感器测振动实验报告
压电式传感器测振动实验报告篇一：压电式传感器实验报告一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。
二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。
（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。
三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。
双踪示波器。
四、实验步骤：1、压电传感器装在振动台面上。
2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。
3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。
将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。
将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。
3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。
4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。
光纤式传感器测量振动实验一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。
二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。
三、相关原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。
四、实训内容与操作步骤1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。
2、根据“光纤传感器位移特性试验”的结果，找出线性段的中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。
3、参考“光纤传感器位移特性试验”的实验连线，Vo1与低通滤波器中的Vi 相接，低通输出Vo接到示波器。
4、将低频振荡器的幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。
5、将频率档选在6~10Hz左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器。
振动、位移、转速
振动位移转速在旋转机械中的测量一、 振动位移的测量原理1、传感器原理机器的振动、位移总是伴随着机器的运转，即使是机器在最佳的运动状态，由于很微小的缺陷，也将产生某些振动。
在工作中我们常用的振动位移监测仪是由电涡流传感器、前置器、延伸电缆、监测仪转换器组成，其构成原理如图所示。
探头线圈接受前置器振荡电路来的高频电流，在其周围产生高频磁场，该磁场穿过靠近它的转轴金属表面，在其中产生一个电涡流，该电涡流产生的磁场方向和线圈磁场方向相反，改变了原线圈的感抗，该感抗的变化随探头顶部金属表面的间隙变化而变化。
前置器检测电路检测探头线圈的感抗变化。
再经放大电路将感抗变化量变换放大成相应电压变化信号输出。
经监测仪进行信号转换并显示,转换成4~20mA,1~5V 的标准信号送入DCS 或PLC 中，在测量中，前置器放大输出的直流电压信号用做机械位移的测量，交流电压信号用做振动的测量。
2、机械量测量原理由于机械物体振动量的大小可以用振动的基本参量——位移、速度、加速度来表述。
对于简谐振动来说，用如下数学表达式来确定各参量之间的关系：X=XmSin(ωt+φ)式中 X ——位移，即物体振动时相对于基准位置的位置变化（其最大的位置变化称为振幅，即式中的Xm ，单位为μm ）；t——时间；ω——圆频率；φ——初始相角，根据上图的机械实际变化量，电涡流传感器能够真实地把它反映到输出电压变化上，并根据量值对振动进行指示。
如传感器特性为7.87V/mm, V峰-峰=78.7mv则此时振动值应为10μm，但在实际工作时我们用万用表测量的交流电压是有效值，必须进行换算，就有如下公式：振动值=交流毫伏值*2.828/7.87（此式在处理故障时非常实用）对实际测量产生的振动量，转换前进行计算，确定量值，比对转换器输出。
机械位移主要是指轴的轴向移动量，根据电涡流传感器的工作原理，感抗的变化随探头与顶部金属表面的间隙变化而变化，正是利用这点，我们对轴位移量进行测量。
(第6章)磁电式传感器
6.2.2 霍尔元件的应用
1．霍尔式微量位移的测量 ．
由霍尔效应可知，当控制电流恒定时， 由霍尔效应可知，当控制电流恒定时， 霍尔电压U与磁感应强度B成正比，若磁感 成正比， 的函数， 应强度B是位置x的函数，即 UH=kx 13） （6-13） 式中： ——位移传感器灵敏度 位移传感器灵敏度。 式中：ｋ——位移传感器灵敏度。
测量转速时，传感器的转轴1 测量转速时，传感器的转轴1与被测物 体转轴相连接，因而带动转子2转动。 体转轴相连接，因而带动转子2转动。当转 的齿与定子5的齿相对时，气隙最小， 子2的齿与定子5的齿相对时，气隙最小， 磁路系统中的磁通最大。而磁与槽相对时， 磁路系统中的磁通最大。而磁与槽相对时， 气隙最大，磁通最小。因此当转子2转动时， 气隙最大，磁通最小。因此当转子2转动时， 磁通就周期性地变化，从而在线圈3 磁通就周期性地变化，从而在线圈3中感应 出近似正弦波的电压信号， 出近似正弦波的电压信号，其频率与转速 成正比例关系。 成正比例关系。
2．霍尔元件基本结构 ．
霍尔元件的外形结构图，它由霍尔片、 霍尔元件的外形结构图，它由霍尔片、 根引线和壳体组成， 4根引线和壳体组成，激励电极通常用红色 而霍尔电极通常用绿色或黄色线表示。 线，而霍尔电极通常用绿色或黄色线表示。
图6-8阻 ）
I v= nebd
得
IB EH = nebd
IB UH = ned
式中： 称之为霍尔常数， 式中：令RH=1/ne，称之为霍尔常数， 其大小取决于导体载流子密度， 其大小取决于导体载流子密度，则
RH IB = K H IB UH = d
（6-12） 12）
称为霍尔片的灵敏度。 式中： 式中：KH=RH/d称为霍尔片的灵敏度。
振动传感器的原理及应用ppt课件
给出一个运行状态好坏的评价。仪器这一功 能的增加给给使用人员带来了很大的方便， 也符合国际上开发便携式振动测量仪的潮流。
VIB-5振动测量仪
——上海嘉仪信息科技有限公司
VIB-5振动测量仪具有操作简单，携 带方便等特点，可测量振动的加速度， 速度和位移，并且全部使用触摸式按键 操作。
加速度
测量范围 速 度
振动梁式传感器
下图所示为由石英晶体谐振器构成的振 梁式差压传感器。两个相对的波纹管用来接 收输入压力P1与P2，作用在波纹管有效面 积上的压力差产生一个合力，造成了一个绕 支点的力矩，该力矩由石英晶体的拉伸力或 压缩力来平衡，这样就改变了晶体的谐振频 率。频率的变化是被测压力的单值函数，从 而达到了测量目的。
（3）振动弦式传感器
1. 结构特点 振弦式压力传感器的主要结构如下图所示
（1）振弦 振弦是把待测压力值的变化转变为频率
变化的敏感元件，对传感器的精度、灵敏 度、稳定性起决定的作用。对振弦材料的 要求是：
① 抗拉强度高。 ② 弹性模量大。
③ 磁性和导电性能好。 ④ 线膨胀系数小，尺寸随时间的稳定性好。
位移
加速度
频率范围 速 度
位移
精 度 显 示 电 源 自动关断功 能 体 积 质 量
技术参数 0.1--199.9m/s2（峰值）
0.1--199.9mm/s（真有效值） 0.001--1.999mm（峰峰值） LO档10Hz～1KHz Hi档1KHz～10KHz
10Hz--1000Hz 10Hz--1000Hz （读数值的±5%） ±2个字 3位半液晶显示 电池（6F22）9V 松开按键约60秒种电源自动断 186 x 70 x 32（mm） 约300克
物理指标：
压电式传感器测振动实验
压电式传感器测量振动实验一、实验目的：1、了解压电式传感器结构及其特点；2、了解压电式传感器测量电路的组成方式和测量振动的方法。
二、基本原理：压电式传感器是一和典型的发电型传感器，其传感元件是压电材料，它以压电材料的压电效应为转换机理实现力到电量的转换。
压电式传感器可以对各种动态力、机械冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、导航方面都得到广泛的应用。
1、压电效应：一些离子型晶体的电介质（如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等）不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。
即：在这些电介质的一定方向上施加机械力而产生变形时，就会引起它内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面（极化面）上出现符号相反的束缚电荷，且其电位移D（在MKS 单位制中即电荷密度σ）与外应力张量T 成正比。
当外力消失，又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。
这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。
具有压电效应的材料称为压电材料，常见的压电材料有两类压电单晶体，如石英、酒石酸钾钠等；人工多晶体压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅等。
压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。
其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。
由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。
而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。
磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。
现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
2、压电式加速度传感器图4-1 是本实验仪上所有的压电式加速度传感器的结构图。
磁电感应式传感器工作原理
图 7 - 5 是动圈式振动速度传感器结构示意图。 其结构主 要由钢制圆形外壳制成, 里面用铝支架将圆柱形永久磁铁与外 壳固定成一体, 永久磁铁中间有一小孔, 穿过小孔的芯轴两端 架起线圈和阻尼环, 芯轴两端通过圆形膜片支撑架空且与外壳 相连。
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
（7 - 13）
EH=
IB bdae
（7 -14）
第7章 磁电式传感器将上源自代入式（7 - 10）得UH =
IB ned
（7 -15）
式中令RH =1/（ne）, 称之为霍尔常数, 其大小取决于导
体载流子密度，则
UH =RH
IB d
K
HIB
（7 - 16）
式中KH=RH/d称为霍尔片的灵敏度。由式（7 - 16）可见, 霍尔
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
7.1
磁电感应式传感器又称磁电式传感器, 是利用电磁感应 原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的 一种传感器。 它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量 转换成易于测量的电信号, 是有源传感器。由于它输出功率 大且性能稳定, 具有一定的工作带宽（10～1000 Hz）, 所以 得到普遍应用。
但在室温时其霍尔系数较大。砷化铟的霍尔系数较小, 温 度系数也较小, 输出特性线性度好。 表 7 - 1 为常用国产霍尔 元件的技术参数。
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
2. 霍尔元件基本结构
霍尔元件的结构很简单, 它由霍尔片、 引线和壳体组成, 如图 7 - 9(a)所示。 霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片， 引出四个引线。1、1′两根引线加激励电压或电流，称为激 励电极；2、2′引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。 霍尔 元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。 在电 路中霍尔元件可用两种符号表示，如图7- 9(b)所示。