振动传感器入门
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八、传感器安装方法
3. 磁座的优点是不破坏 被测物体，移动方便。但 是应考虑用磁座测试会使 加速度计的使用频率响应 有所下降，可能低于三分 之一。使用时应先在被测 物上安装磁座，再拧上传 感器，或者将二者轻轻吸 附于被测物上。冲击状态 会使传感器产生电荷积累， 影响测试精度。
Page ▪ 28
三、振动传感器定义
振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作 用主要是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电 量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称 它为换能器、拾振器等。
振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为 电量，而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入 量，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于 变换的机械量，最后由机电变换部分再将其变换为电量。 因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变 换部分的工作性能来决定的。
在选择加速度计时，加速度计的频率上限稍高于被测结
构的振动频率即可。
如图为某型号加速度
灵敏度偏差
计的频响曲线，在2Hz以下
信号衰减严重，频响性能
差，在12KHz以上线性度差，
其谐振频率约为38KHz。因
此，该传感器的工作频率
为12KHz以下。
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六、振动传感器的选择
4.频响范围： 传感器的频率测量范围是指传感器在规定的频率响应幅值误
Page ▪ 29
谢谢！
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振动传感器调研
姓 名：刘宇 日 期：2020.10.19
目录
▪ 1.调研背景 ▪ 2.传感器定义 ▪ 3.振动传感器定义 ▪ 4.传感器的分类 ▪ 5.振动传感器的分类 ▪ 6.振动传感器的选择 ▪ 7. 振动测试系统 ▪ 8.传感器安装方法 ▪ 9.传感器安装事项
Page ▪ 2
一、调研背景
专利： 为了解决目前此类薄壁零件
Page ▪ 11
四、传感器的分类
1、压电式
压电元件受惯性
力或激振力作用，产
生电荷，输出与振动
加速度或激振力成正
比
特点：灵敏度高，
频率范围宽，尺寸小、
重量轻，应用最广。
但受温度影响和噪声
i
影响大。
Page ▪ 12
四、传感器的分类
2、电动式 传感器中可动线圈在磁场中振动，切割磁力线，
产生感应电动势，输出量与振动速度成正比。 特点：灵敏度高，测量精度高，受温度影响小。但 尺寸和质量较大、易受磁场影响。
➢ 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规 定的被测量并按照一定的规律(数学函数法则)转换成 可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件 组成”。（能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信 息并将其转变为电信息的特种电子元件。）
Page ▪ 5
二、传感器定义
传感器的特点： 传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多
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六、振动传感器的选择
1. 位 移 传 感 器 （测振） 涡流传感器，电 容传感器
2.速度传感器（测振） 3. 加 速 度 传 感器（测振）
Page ▪ 19
六、振动传感器的选择
传感器选择依据： 每一种型号的加速度传感器都有特别合适的
应用场景，因此，测试时必须根据测试使用要求， 选择最合适的加速度传感器。在选择加速度计时， 主要从传感器性能、环境因素、电气特性和物理 特性四个方面去考虑。
3、磁电式 在振动时传感器中静止线圈周围的磁通量发生
变化，产生感应电动势。输出量与振动速度成正比。 特点：灵敏度高，测量精度高，受温度和磁场影响 大。
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四、传感器的分类
4、电容式 相对式：由振动体与传感器作为电容的两极； 惯性式：由惯性块和传感器基座组成电容的两极。
振动时，两极间隙或相对有效面积产生变化使电容变 化。
铣削加工切削振动过大等问题， 本发明设计了一种自动抑制薄壁 回转体铣削振动的装置及方法， 实现了提升薄壁件加工时的刚度， 降低切削振动对加工质量造成的 影响。
本发明创造的目的是为了解 决上述问题， 提出一种自动抑 制薄壁回转体铣削振动的装置 及方法。
Page ▪ 3
一、调研背景
什么是振动？ 从狭义上讲，把具有时间周期性
功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控 制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、 味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根 据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、 力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏 感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
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Page ▪ 7
三、振动传感器定义
Page ▪ 8
四、传感器的分类
Page ▪ 9
四、传感器的分类
按基准分： 1.相对式：传感器测出的是被测振 动相对某一取做参考相对静止坐标 的运动，又可分为直接式和跟随式。 （相对式电动传感器适用于测量两 个相对运动物体的振动量。
2.绝对式（惯性式）：这种传感器 不需要依赖外界，而是利用本身惯 性在惯性空间建立坐标，测定的是 被测振动相对大地或惯性空间的绝 对运动，因此称为惯性式或绝对式。
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六、振动传感器的选择
Page ▪ 25
七、振动测试系统
Page ▪ 26
八、传感器安装方法
1. 螺钉安装使用螺钉安装，它的 使用频率响应可近似原标定的频率 响应，且称刚性安装。螺钉安装是 在允许打孔的被测物上沿振源轴线 方向打孔攻丝。
2. 粘接安装在被测物体不允许钻 孔时，可使用各种粘接剂，如 “502”、环氧树脂胶、双面粘胶带、 橡皮泥。应注意，前二种方法的使 用频率接近刚性安装方法，后两种 一般用于低频现场，且会使被测频 率大大降低。粘接方法不适合冲击 测量。
九、传感器安装事项
1.传感器怎样安装才能满足测试要求，误差最小？ https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQwNA==&mid=2247484091&idx=1&sn=420f44b70e7f2c e8fdad9226ab846f33&scene=21#wechat_redirect 2.怎样评价传感器附加质量对模态频率的影响？ https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQw百度文库A==&mid=2247484088&idx=1&sn=4651de1380f1ec f439ef242716cb2ae1&scene=21#wechat_redirect 3.采样过程中存在的误差，您肯定不全知道！ https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQwNA==&mid=2247484044&idx=1&sn=f5a9eb5dc865bd eeca7369d8664fd7ac&scene=21#wechat_redirect
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五、振动传感器的分类
按测试方法： 1.机械式测量方法
将工程振动的参量转换成机械信号，再经机械系统放大 后，进行测量、记录。它能测量的频率较低，精度也较差。 但在现场测试时较为简单方便。 2.光学式的测量方法
将工程振动的参量转换为光学信号，经光学系统放大后 显示和记录。 3.电测法
i
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六、振动传感器的选择
传感器性能 性能包括灵敏度、量程、频响特性、谐振频率、横向效
应和线性度等指标。 1.灵敏度/量程：
a.灵敏度过高引起的干扰问题（灵敏度越高，质量块越大， 谐振频率越低，造成信号失真）。
b.量程问题（量程大，灵敏度低，量程小，灵敏度高）。
2.谐振频率： 传感器本身也是一个结构，因而也存在固有频率。通常，
特点：非接触式， 灵敏度高，尺寸小，对 环境不敏感，精度一般。 主要应用于静位移的测 量、振动位移的测量、 旋转机械中监测转轴的 振动测量。
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四、传感器的分类
7、电阻式 应变片式：振动时弹性元件变形，带动应变片中的电
阻丝长度变化，使电阻产生变化。最常见的是电阻应变式片。 压阻式：利用半导体或某些稀有金属受力变形后电阻
将工程振动的参量转换成电信号，经电子线路放大后显 示和记录。电测法的要点在于先将机械振动量转换为电量 （电动势、电荷、及其它电量），然后再对电量进行测量， 从而得到所要测量的机械量。这是目前应用得最广泛的测量 方法。
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六、振动传感器的选择
一般选择加速度、速度和位移传感器的任何一种来测量 振动，在给定频率下，加速度、速度与位移之间的幅值相 差一个圆频率因子，相位差90度，在测量系统中可通过积 分电路由加速度得到速度，由速度得到位移。
特点：灵敏度高，稳定性差，易受温度及介质影响 大，振幅大时非线性大。
5、电感式 变磁阻式（差动变压器式等），振动时传感器中电
感线圈与铁芯间的磁隙（磁阻）变化而使电感变化 特点：灵敏度较高，稳定性差，易受温度、磁场影
响。
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四、传感器的分类
6、涡流式 有振动体（导电体）
中感应的涡流变化使传 感器的电感量变化，输 出量的与位移成正比
把传感器的第一阶固有频率称为谐振频率。传感器尺寸越小， i 谐振频率越高。一般传感器的工作频率范围为其自身谐振频率 的1/3以下。
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六、振动传感器的选择
3.频响特性：
一般加速度传感器的工作频率上限为自身谐振频率的
1/3左右。另一方面，通常加速度传感器低频特性较差，
信号衰减严重，而在高频段线性度差，非线性影响严重。
的运动称为振动。从广义上讲，任何 一个物理量在某一数值附近所做的周 期性变化都称做振动。机械振动是指 物体在平衡位置附近所作的往复运动。
振动的基本参数：
1.幅值-振动强度大小 2.频率-根据主要频率成分寻找振源 3.相位-确定共振点、旋转动平衡等
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二、传感器定义
➢ 传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测 装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息， 按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输 出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和 控制等要求。
率改变的特性，使压力与电阻变化成比例。 特点：制作简单，适应性强，低频响应好，寿命和稳
定性差，易受温度影响。 8、阻抗头
阻抗头是一种综合性传感器。它集压电式力传感器和 压电式加速度传感器于一体，其作用是在力传递点测量激振 力的同时测量该点的运动响应。
因此阻抗头由两部分组成，一部分是力传感器，另一 部分是加速度传感器，它的优点是，保证测量点的响应就是 激振点的响应。
差（±5%，±10%，±3dB）传感器所能测量的频率范围。 5.线性范围/线性度：
任何传感器都有一定的线性工作范围，在该范围内输出与输 入成比例关系，线性范围越宽，则表明传感器的工作量程越大。 6.响应特性：
响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件； 7.测量方式：
传感器的工作方式。例如，接触与非接触测量、破坏与非破 坏测量、在线与非在线测量等。 8.稳定性 9.精确度
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六、振动传感器的选择
环境因素 环境因素包括工作温度、温度响应和冲击极限、潮湿、
腐蚀和电磁场等影响因素。 电气特性
电气特性包括激励电压与电流、稳定时间等。如果采集 仪不能提供相应的激励电压/电流，则需要选择外部供电方 式。 物理特性
物理特征包括敏感材料，结构设计、尺寸、重量和出线 方式等。必须考虑传感器本身的重量带来的附加质量的影 响，对于一些小巧轻型的结构振动或在薄板上测量振动参 数时，传感器和固定件质量引起的“额外”荷载可能会改 变结构的原始振动，从而使测得结果无效。
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四、传感器的分类
按运动量和作用量分： 运动量：加速度、速度和位移，角加速度、角
速度和角位移，应变。 作用量：力；压力（压强）。
按物理原理分： 压电加速度计PE、内置集成电路压电计IEPE、
压阻加速度计PR、电容加速度计、电动（磁电）速 度计、涡流位移计、应变计、差动变压器的线位移 计LVDT和角位移计RVDT等。
八、传感器安装方法
3. 磁座的优点是不破坏 被测物体，移动方便。但 是应考虑用磁座测试会使 加速度计的使用频率响应 有所下降，可能低于三分 之一。使用时应先在被测 物上安装磁座，再拧上传 感器，或者将二者轻轻吸 附于被测物上。冲击状态 会使传感器产生电荷积累， 影响测试精度。
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三、振动传感器定义
振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作 用主要是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电 量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称 它为换能器、拾振器等。
振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为 电量，而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入 量，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于 变换的机械量，最后由机电变换部分再将其变换为电量。 因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变 换部分的工作性能来决定的。
在选择加速度计时，加速度计的频率上限稍高于被测结
构的振动频率即可。
如图为某型号加速度
灵敏度偏差
计的频响曲线，在2Hz以下
信号衰减严重，频响性能
差，在12KHz以上线性度差，
其谐振频率约为38KHz。因
此，该传感器的工作频率
为12KHz以下。
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六、振动传感器的选择
4.频响范围： 传感器的频率测量范围是指传感器在规定的频率响应幅值误
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谢谢！
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振动传感器调研
姓 名：刘宇 日 期：2020.10.19
目录
▪ 1.调研背景 ▪ 2.传感器定义 ▪ 3.振动传感器定义 ▪ 4.传感器的分类 ▪ 5.振动传感器的分类 ▪ 6.振动传感器的选择 ▪ 7. 振动测试系统 ▪ 8.传感器安装方法 ▪ 9.传感器安装事项
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一、调研背景
专利： 为了解决目前此类薄壁零件
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四、传感器的分类
1、压电式
压电元件受惯性
力或激振力作用，产
生电荷，输出与振动
加速度或激振力成正
比
特点：灵敏度高，
频率范围宽，尺寸小、
重量轻，应用最广。
但受温度影响和噪声
i
影响大。
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四、传感器的分类
2、电动式 传感器中可动线圈在磁场中振动，切割磁力线，
产生感应电动势，输出量与振动速度成正比。 特点：灵敏度高，测量精度高，受温度影响小。但 尺寸和质量较大、易受磁场影响。
➢ 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规 定的被测量并按照一定的规律(数学函数法则)转换成 可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件 组成”。（能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信 息并将其转变为电信息的特种电子元件。）
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二、传感器定义
传感器的特点： 传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多
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六、振动传感器的选择
1. 位 移 传 感 器 （测振） 涡流传感器，电 容传感器
2.速度传感器（测振） 3. 加 速 度 传 感器（测振）
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六、振动传感器的选择
传感器选择依据： 每一种型号的加速度传感器都有特别合适的
应用场景，因此，测试时必须根据测试使用要求， 选择最合适的加速度传感器。在选择加速度计时， 主要从传感器性能、环境因素、电气特性和物理 特性四个方面去考虑。
3、磁电式 在振动时传感器中静止线圈周围的磁通量发生
变化，产生感应电动势。输出量与振动速度成正比。 特点：灵敏度高，测量精度高，受温度和磁场影响 大。
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四、传感器的分类
4、电容式 相对式：由振动体与传感器作为电容的两极； 惯性式：由惯性块和传感器基座组成电容的两极。
振动时，两极间隙或相对有效面积产生变化使电容变 化。
铣削加工切削振动过大等问题， 本发明设计了一种自动抑制薄壁 回转体铣削振动的装置及方法， 实现了提升薄壁件加工时的刚度， 降低切削振动对加工质量造成的 影响。
本发明创造的目的是为了解 决上述问题， 提出一种自动抑 制薄壁回转体铣削振动的装置 及方法。
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一、调研背景
什么是振动？ 从狭义上讲，把具有时间周期性
功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控 制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、 味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根 据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、 力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏 感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
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三、振动传感器定义
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四、传感器的分类
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四、传感器的分类
按基准分： 1.相对式：传感器测出的是被测振 动相对某一取做参考相对静止坐标 的运动，又可分为直接式和跟随式。 （相对式电动传感器适用于测量两 个相对运动物体的振动量。
2.绝对式（惯性式）：这种传感器 不需要依赖外界，而是利用本身惯 性在惯性空间建立坐标，测定的是 被测振动相对大地或惯性空间的绝 对运动，因此称为惯性式或绝对式。
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六、振动传感器的选择
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七、振动测试系统
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八、传感器安装方法
1. 螺钉安装使用螺钉安装，它的 使用频率响应可近似原标定的频率 响应，且称刚性安装。螺钉安装是 在允许打孔的被测物上沿振源轴线 方向打孔攻丝。
2. 粘接安装在被测物体不允许钻 孔时，可使用各种粘接剂，如 “502”、环氧树脂胶、双面粘胶带、 橡皮泥。应注意，前二种方法的使 用频率接近刚性安装方法，后两种 一般用于低频现场，且会使被测频 率大大降低。粘接方法不适合冲击 测量。
九、传感器安装事项
1.传感器怎样安装才能满足测试要求，误差最小？ https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQwNA==&mid=2247484091&idx=1&sn=420f44b70e7f2c e8fdad9226ab846f33&scene=21#wechat_redirect 2.怎样评价传感器附加质量对模态频率的影响？ https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQw百度文库A==&mid=2247484088&idx=1&sn=4651de1380f1ec f439ef242716cb2ae1&scene=21#wechat_redirect 3.采样过程中存在的误差，您肯定不全知道！ https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQwNA==&mid=2247484044&idx=1&sn=f5a9eb5dc865bd eeca7369d8664fd7ac&scene=21#wechat_redirect
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五、振动传感器的分类
按测试方法： 1.机械式测量方法
将工程振动的参量转换成机械信号，再经机械系统放大 后，进行测量、记录。它能测量的频率较低，精度也较差。 但在现场测试时较为简单方便。 2.光学式的测量方法
将工程振动的参量转换为光学信号，经光学系统放大后 显示和记录。 3.电测法
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六、振动传感器的选择
传感器性能 性能包括灵敏度、量程、频响特性、谐振频率、横向效
应和线性度等指标。 1.灵敏度/量程：
a.灵敏度过高引起的干扰问题（灵敏度越高，质量块越大， 谐振频率越低，造成信号失真）。
b.量程问题（量程大，灵敏度低，量程小，灵敏度高）。
2.谐振频率： 传感器本身也是一个结构，因而也存在固有频率。通常，
特点：非接触式， 灵敏度高，尺寸小，对 环境不敏感，精度一般。 主要应用于静位移的测 量、振动位移的测量、 旋转机械中监测转轴的 振动测量。
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四、传感器的分类
7、电阻式 应变片式：振动时弹性元件变形，带动应变片中的电
阻丝长度变化，使电阻产生变化。最常见的是电阻应变式片。 压阻式：利用半导体或某些稀有金属受力变形后电阻
将工程振动的参量转换成电信号，经电子线路放大后显 示和记录。电测法的要点在于先将机械振动量转换为电量 （电动势、电荷、及其它电量），然后再对电量进行测量， 从而得到所要测量的机械量。这是目前应用得最广泛的测量 方法。
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六、振动传感器的选择
一般选择加速度、速度和位移传感器的任何一种来测量 振动，在给定频率下，加速度、速度与位移之间的幅值相 差一个圆频率因子，相位差90度，在测量系统中可通过积 分电路由加速度得到速度，由速度得到位移。
特点：灵敏度高，稳定性差，易受温度及介质影响 大，振幅大时非线性大。
5、电感式 变磁阻式（差动变压器式等），振动时传感器中电
感线圈与铁芯间的磁隙（磁阻）变化而使电感变化 特点：灵敏度较高，稳定性差，易受温度、磁场影
响。
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四、传感器的分类
6、涡流式 有振动体（导电体）
中感应的涡流变化使传 感器的电感量变化，输 出量的与位移成正比
把传感器的第一阶固有频率称为谐振频率。传感器尺寸越小， i 谐振频率越高。一般传感器的工作频率范围为其自身谐振频率 的1/3以下。
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六、振动传感器的选择
3.频响特性：
一般加速度传感器的工作频率上限为自身谐振频率的
1/3左右。另一方面，通常加速度传感器低频特性较差，
信号衰减严重，而在高频段线性度差，非线性影响严重。
的运动称为振动。从广义上讲，任何 一个物理量在某一数值附近所做的周 期性变化都称做振动。机械振动是指 物体在平衡位置附近所作的往复运动。
振动的基本参数：
1.幅值-振动强度大小 2.频率-根据主要频率成分寻找振源 3.相位-确定共振点、旋转动平衡等
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二、传感器定义
➢ 传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测 装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息， 按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输 出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和 控制等要求。
率改变的特性，使压力与电阻变化成比例。 特点：制作简单，适应性强，低频响应好，寿命和稳
定性差，易受温度影响。 8、阻抗头
阻抗头是一种综合性传感器。它集压电式力传感器和 压电式加速度传感器于一体，其作用是在力传递点测量激振 力的同时测量该点的运动响应。
因此阻抗头由两部分组成，一部分是力传感器，另一 部分是加速度传感器，它的优点是，保证测量点的响应就是 激振点的响应。
差（±5%，±10%，±3dB）传感器所能测量的频率范围。 5.线性范围/线性度：
任何传感器都有一定的线性工作范围，在该范围内输出与输 入成比例关系，线性范围越宽，则表明传感器的工作量程越大。 6.响应特性：
响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件； 7.测量方式：
传感器的工作方式。例如，接触与非接触测量、破坏与非破 坏测量、在线与非在线测量等。 8.稳定性 9.精确度
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六、振动传感器的选择
环境因素 环境因素包括工作温度、温度响应和冲击极限、潮湿、
腐蚀和电磁场等影响因素。 电气特性
电气特性包括激励电压与电流、稳定时间等。如果采集 仪不能提供相应的激励电压/电流，则需要选择外部供电方 式。 物理特性
物理特征包括敏感材料，结构设计、尺寸、重量和出线 方式等。必须考虑传感器本身的重量带来的附加质量的影 响，对于一些小巧轻型的结构振动或在薄板上测量振动参 数时，传感器和固定件质量引起的“额外”荷载可能会改 变结构的原始振动，从而使测得结果无效。
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四、传感器的分类
按运动量和作用量分： 运动量：加速度、速度和位移，角加速度、角
速度和角位移，应变。 作用量：力；压力（压强）。
按物理原理分： 压电加速度计PE、内置集成电路压电计IEPE、
压阻加速度计PR、电容加速度计、电动（磁电）速 度计、涡流位移计、应变计、差动变压器的线位移 计LVDT和角位移计RVDT等。