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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
震动强度检测实验报告
震动强度检测实验报告实验目的：本实验旨在通过震动强度检测，研究不同震动强度对物体的影响，并探究震动在实际生活中的应用。
实验原理：震动强度是指震动产生的机械能传播的强度大小，可通过测量物体振动时的位移、速度或加速度来进行评估。
在本实验中，使用加速度传感器来测量物体振动时的加速度值。
实验装置与材料：- 加速度传感器- 数据采集仪- 物体样品- 电脑实验步骤：1. 将加速度传感器固定在物体表面，并连接到数据采集仪上。
2. 将物体置于固定平台上，并确保固定平台与地面接触良好，以减小外界干扰。
3. 打开数据采集仪的软件，并设置合适的采样频率和采样时间。
4. 启动数据采集，并对物体进行震动。
5. 震动结束后，停止数据采集，并将采集到的数据保存至电脑。
实验数据处理与分析：1. 将数据导入数据处理软件，生成加速度-时间（a-t）曲线。
2. 分析曲线的特征，包括峰值加速度、持续时间和周期等。
3. 绘制不同震动强度下的峰值加速度随时间的变化曲线，并进行比较和分析。
实验结果与讨论：根据实验数据处理与分析，得出以下结论：1. 震动强度与物体所受的加速度呈正相关关系，即震动强度越大，物体所受加速度越大。
2. 震动强度对物体的影响在一定范围内可视为线性关系。
3. 震动强度对物体的持续时间和周期也有一定影响，随着震动强度增大，物体所受的持续时间和周期也会增加。
实验应用：震动强度检测在许多领域中都有广泛的应用，例如：1. 工程领域中，可用于评估建筑物或桥梁的抗震能力，以保证其在地震中的安全性。
2. 汽车工业中，可用于评估汽车零部件的振动状况，以提高汽车的舒适性和可靠性。
3. 生物医学领域中，可用于评估人体器官在振动环境下的安全性，以指导手术和医疗设备的设计。
结论：通过本实验，成功地进行了震动强度检测，并分析了不同震动强度对物体的影响。
实验结果表明，震动强度对物体的加速度、持续时间和周期具有一定影响。
震动强度检测在工程、汽车和医疗等领域具有重要的应用前景。
振动传感器工作原理
振动传感器工作原理振动传感器是一种用于测量物体振动或震动的设备，它可以将物体的振动信号转换成电信号，从而实现对振动信号的监测和分析。
振动传感器广泛应用于工业生产、机械设备、汽车、航空航天等领域，对于实时监测设备运行状态、预防设备故障具有重要意义。
本文将介绍振动传感器的工作原理，包括其结构、工作原理和应用。
1. 振动传感器的结构振动传感器的结构一般由质量块、弹簧和感应器构成。
质量块是用于感知振动的物体，当物体发生振动时，质量块也会随之振动。
弹簧则用于支撑质量块，使得质量块在振动时能够产生相对位移。
感应器是用于将质量块的振动转换成电信号的部件，常见的感应器包括压电传感器、电容传感器和电阻传感器。
2. 振动传感器的工作原理振动传感器的工作原理基于牛顿第二定律和震动力学原理。
当质量块发生振动时，根据牛顿第二定律，质量块所受的力与其加速度成正比。
这些力会导致质量块产生相对位移，而弹簧则会受到相应的拉伸或压缩。
感应器则会根据质量块的振动产生相应的电信号。
不同类型的感应器有不同的工作原理：- 压电传感器：压电传感器是利用压电效应将机械振动转换成电信号的传感器。
当质量块振动时，压电材料会产生电荷，从而产生电压信号。
- 电容传感器：电容传感器是利用电容的变化来感知振动的传感器。
当质量块振动时，电容的介电常数会发生变化，从而产生电容的变化。
- 电阻传感器：电阻传感器是利用电阻的变化来感知振动的传感器。
当质量块振动时，电阻的阻值会发生变化，从而产生电阻的变化。
3. 振动传感器的应用振动传感器在工业生产、机械设备、汽车、航空航天等领域有着广泛的应用。
在工业生产中，振动传感器可以用于监测设备的振动状态，实时检测设备是否运行正常，预防设备故障。
在机械设备中，振动传感器可以用于监测机械零部件的振动状态，预防机械故障。
在汽车领域，振动传感器可以用于监测汽车发动机的振动状态，提高汽车的性能和安全性。
在航空航天领域，振动传感器可以用于监测飞机结构的振动状态，确保飞行安全。
振动测量方法和标准
振动测量方法和标准振动测量是一种用于评估机械设备运行状况和故障诊断的重要工具。
通过测量机械设备产生的振动信号，可以获得有关设备结构的信息以及潜在故障的迹象。
正确选择适当的振动测量方法和遵循相应的标准，对于准确评估设备状况和制定维护计划至关重要。
本文将探讨振动测量方法和标准的相关内容。
1、振动测量方法1.1 加速度传感器加速度传感器是一种广泛用于振动测量的传感器。
它可以测量垂直方向和水平方向的加速度。
该传感器将振动转化为电信号，进而分析并显示振动特性。
加速度传感器具有高频响应和较低的成本，适用于连续振动监测和机械故障诊断。
1.2 速度传感器速度传感器可以测量振动的速度。
它适用于低频振动测量和对振动的整体评估。
速度传感器可以直接测量振动，并提供振动速度的输出信号。
与加速度传感器相比，速度传感器具有较低的灵敏度和频率响应，但在某些应用中仍然具有一定的实用价值。
1.3 位移传感器位移传感器可以测量振动的位移。
它适用于低频振动测量和对机械设备结构变化的评估。
位移传感器可以直接测量振动的位移，并提供相应的输出信号。
位移传感器通常具有较低的频率响应和较高的灵敏度，适用于对振动幅值的精确测量。
2、振动测量标准2.1 ISO 10816系列标准ISO 10816系列标准是振动测量中最常用的国际标准之一。
该系列标准规定了振动测量的一般要求，以及根据不同类型的机械设备和应用的振动限值。
这些标准提供了一种测量和评估机械设备振动水平的一般方法，并提供了用于判断机械设备运行状况的准则。
2.2 ASME标准ASME标准适用于美国机械工程师学会制定的振动测量标准。
这些标准更加具体和详细，适用于各类机械设备和应用。
ASME标准提供了更为细致的振动测量方法和评估准则，有助于更准确地判断设备的运行状况，并制定相应的维护计划。
2.3 DIN标准DIN标准是德国国家标准组织制定的振动测量标准。
这些标准被广泛用于欧洲地区。
DIN 标准与ISO标准相似，提供了一种测量和评估机械设备振动的方法和准则。
测振传感器原理
测振传感器原理拾振部分是振动测量仪器的最基本部分，它的性能往往决定了整个仪器或系统的性能。
表1列举了部分常用的测振传感器。
图1振动测量系统的一般组成框图表1电测法测振常用的传感器各种测振传感器性能不一，在振动测量中，如何根据测试目的和实际条件，合理地选用测振传感器是十分重要的，选择不当往往会影响测量精度，甚至得出错误的结论。
根据线性系统的叠加原理，振动的响应是振动系统拾振部分对各个简谐振动响应的叠加。
在许多情况下，例如惯性式测振传感器，振动系统的振动是由载体的运动所引起的。
如图2所示。
设载体的绝对位移为Z1，检测质量块m的绝对位移Ζ0，则质量块的运动方程为 （1）图2由载体运动引起的振动响应质量块m相对于载体的相对位移为 （2）则上式可改写成（3）设载体的运动为谐振动，即，则式（3）可写成 （4）考虑这样几种情形下的响应特性：（1）Ζ01相对于载体的振动位移为Z1，此时相当于测振仪处于位移计工作状态下。
此时幅频特性和相频特性分别为（5）（6）其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图3和4所示。
图3由载体运动引起的位移响应图4相频特性曲线（2）Ζ01相对于载体振动速度，此时相当于测振仪处于速度计的工作状态下。
此时幅频特性和相频特性分别为 (7)  ; (8)其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5和图4所示。
（3）Ζ01相对于载体的振动加速度，此时相当于测振仪处于加速度计的工作状态下。
此时幅频特性和相频特性分别为图5由载体运动引起的速度响应图6由载体运动引起的加速度响应(9)(10)其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图6和图4所示。
从图3、图4、图5、图6可以看出：①测振仪在不同工作状态下，其有效工作区域是不相同的。
振动测试分析技术 ppt课件
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§ 3.3振动测试方案
3 测试位置（监测点）
电涡流位移传感器测量轴振动的示意图
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§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
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§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
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§ 3.3 振动测试方案
23ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装24ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装表31测量典型设备时振动传感器的安装法25ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪26ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪27ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪28ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪29ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪图39数据采集器的工作过程30ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪功能参数
表3-2 水电部汽轮机发电机组振动标准(轴承振幅允许值)
转速/rpm
标准/mm
优
良 合格
1500 3000
30
50
70
20
30
50
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§ 3.2 振动测试方案
5 振动评定标准：
绝对法 （1）以轴承振动位移峰峰值作评定标准：
表3-3 机电部离心风机和压缩机振动标准
标准
转速 / (rmin1)
振动测试的基本参数：幅值、频率和相位
✓ 幅值 幅值是振动强度大小的标志，它可以用不同 的方法表示，如单峰值、有效值、峰—峰值等；
传感器输出信号处理技术重点共51页
谢谢！
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传感器输出信号处理技术重点
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
【全文】振动传感器的原理及应用 (1)
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2、机械隔离器
为了避免振梁与产生力的机械系统直 接连接，在振动梁两端固定着机械隔离系 统，它包括隔离器弹性体，隔离器质量块 以及弯曲去载区。隔离系统的自振频率要 选择得比振动梁的低得多（约低几个数 级），从而能有效地消除固定件对振动梁 的影
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响，振动梁端部的反作用力和反作用力矩 将迫使隔离器的质量块和弹性体振动，由 于隔离系统的自振频率很低，从而可以消 除对振动梁频率的影响，也就是把梁隔离 起来了。
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振动与激励元件均由铁芯和线圈组成， 为尽可能减小它们之间的电磁耦合，在空 间呈正交安置，由环氧树脂骨架固定。圆 柱壳与外壳之间形成真空腔，被测压力引 入圆柱壳内腔。为减小温度引起的测量误 差，在圆柱壳内安置了一个起补偿作用的 温度敏感元件。
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电磁激励振动筒压力传感器原理结构
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采用电磁方式作为激励、拾振手段最突 出的优点是与壳体无接触，但也有一些不 足。如电磁转换效率低，激励信号中需引 入较大的直流分量，磁性材料的长期稳定 性差，易于产生电磁耦合等。
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对运行中机械设备的工作状态有无异常， 设备运行故障原因在哪里进行监测的各种 振动测量仪器。设备管理人员与维修人员 能利用这些振动测量仪方便地检测运行中 电机、泵、风机、压缩机等一切机械设备 的振动值，从中得到许多设备运行的重要 信息。
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VIB-10b便携式智能振动测量仪
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但大多数便携式振动测量仪只有测量、 显示及少量的存储等功能，测量人员通 过检测运行设备的振动值后，还需根据 被测设备的类型、功率及允许的振动限 值来判断该设备的工况（良好、正常、
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传感器与自动检测技术
测量误差补偿
1）不等位电势如图3.94所示，由制造工艺缺陷造成不等位电势出现的主要原因有：
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测量误差补偿
2）寄生直流电势当霍尔元件通以交流激励电流而不加外磁场时，霍尔电势除了交流不等位电压外，还有直流电势分量，此直流电势分量称为寄生直流电势。其产生的主要原因有：①激励电极与霍尔电极接触不量，形成非欧姆接触，造成整流效果；②霍尔电极的焊点大小不等或不对称，则两电极点的热容量不同而引起温差，产生内部温差电势。
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测量误差补偿
2）恒压源供电和输入回路串联电阻当霍尔元件采用恒压源供电时，且霍尔输出端处于开路状态，可在输入回路中串联补偿电阻R来进行补偿，补偿电路如图3.97所示。
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测量误差补偿
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3.11 光纤传感器
光纤的结构和传光原理光纤传感器基本原理及类型光纤传感器的调制光纤传感器的应用
光电耦合器件
（1）光电隔离器 光电隔离器由一发光二极管和光敏晶体管封装在同一个管壳内组成，在装配上要使LED辐射能量能有效地耦合到光敏晶体管上。 选用哪种形式的光电隔离器要根据使用要求和目的来确定当然在实用中都应尽量选用结构简单的组合形式的器件，且无论选用何种组合形式，均要使发光元件与接收元件的工作波长相匹配，保证器件具备较高的灵敏度。
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光纤的结构和传光原理
（1）光纤的结构 光导纤维，简称光纤，是一种用于传输光信息的多层介质结构的对称圆柱体，其基本结构包括纤芯、包层和涂敷层等，它的结构如图3.99所示。
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光纤的结构和传光原理
2）光纤的传光原理 根据几何光学理论，当光线以某一较小的入射角θl，由折射率较大的光密物质射向折射率较小的光疏物质时，则一部分入射光以折射角θ2折射入光疏物质，其余部分以θl角度反射回光密物质，根据光的折射定律，光折射和反射之间关系为：
《传感器检测技术》PPT课件
响
应特性：
➢ 除理想状态，多数传感器的输入信号是随时间变化的，输 出信号一定不会与输入信号有相同的时间函数，这种输入输 出之间的差异就是动态误差；
➢ 传感器输出对时间变化的输入量的响应既反映了传感器的 动态特性。
➢一般用传感器对于标准动态输入信号的响应来衡量传感器 的动态特性。标准动信号为正弦信号、阶跃信号和单位脉冲 信号。
环境影响量指由外界坏境变化而引起的示值变化量。由两个因素构成，一个 是零漂、二是灵敏度漂移。表示环境影响量时，必须同时写出示值偏差及 造成这一偏差的影响因素。
例： 0.1A/U ( 表5% 示电)源电压变化5%时，将引起示值变化0.1uA.
例：某数字式液位计的使用说明书上注明该产品为数 字面板表，它的量程为0-10m（从面板表上可以看到， 事实上只能显示9.99m,属于3位表），非线性训差为 1.5%，使用环境温度为0-30度，温漂为0.001m/度， 请确定该产品是否能满足满度相对误差不大于2.0%的 要求。
在下图中，弹簧管将压力转换为角位 移α
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弹簧管放大图
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿 条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生 角位移。
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其他各种弹性敏感元件
在上图中的各种弹性元件也能将压力转 换为角位移或直线位移。
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压力传感器的外形及内部结构
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测量转换电路的作用是将传感元件输出的电参 量转换成易于处理的电压、电流或频率量。
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在左图中，当 电位器的两端加上 电源后，电位器就 组成分压比电路， 它的输出量是与压 力成一定关系的电 压Uo 。