振動感測器的種類

振動感測器的種類

振動感測器按其功能可有以下幾種

按機械接收原理分：相對式、慣性式；

按機電變換原理分：電動式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式、電阻式、光電式；



振動感測器

按所測機械量分：位移感測器、速度感測器、加速度感測器、力感測器、應變感測器、扭振感測器、扭矩感測器。

以上三種分類法中的感測器是相容的。

1、相對式電動感測器

電動式感測器基於電磁感應原理，即當運動的導體在固定的磁場里切割磁力線時，導體兩端就感生出電動勢，因此利用這一原理而生產的感測器稱為電動式感測器。相對式電動感測器從機械接收原理來說，是一個位移感測器，由於在機電變換原理中應用的是電磁感應電律，其產生的電動勢同被測振動速度成正比，所以它實際上是一個速度感測器。

2、電渦流式感測器

電渦流感測器是一種相對式非接觸式感測器，它是通過感測器端部與被測物體之間的距離變化來測量物體的振動位移或幅值的。電渦流感測器具有頻率範圍寬（0～10 kHZ），線性工作範圍大、靈敏度高以及非接觸式測量等優點，主要應用於靜位移的測量、振動位移的測量、旋轉機械中監測轉軸的振動測量。

3、電感式感測器

依據感測器的相對式機械接收原理，電感式感測器能把被測的機械振動參數的變化轉換成為電參量信號的變化。因此，電感感測器有二種形式，一是可變間隙，二是可變導磁面積。

4、電容式感測器

電容式感測器一般分為兩種類型。即可變間隙式和可變公共面積式。可變間隙式可以測量直線振動的位移。可變面積式可以測量扭轉振動的角位移。

5、慣性式電動感測器

慣性式電動感測器由固定部分、可動部分以及支承彈簧部分所組成。為了使感測器工作在位移感測器狀態，其可動部分的質量應該足夠的大，而支承彈簧的剛度應該足夠的小，也就是讓感測器具有足夠低的固有頻率。

根據電磁感應定律，感應電動勢為：u=Blx&r式中B為磁通密度，為線圈在磁場內的有效長度， r x&為線圈在磁場中的相對速度。從感測器的結構上來說，慣性式電動感測器是一個位移感測器。然而由於其輸出的電信號是由電磁感應產生，根據電磁感應電律，當線圈在磁場中作相對運動時，所感生的電動勢與線圈切割磁力線的速度成正比。因此就感測器的輸出信號來說，感應電動勢是同被測振動速度成正比的，所以它實際上是一個速度感測器。



振動感測器

6、壓電式加速度感測器

壓電式加速度感測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係數，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，它的晶體面或極化面上將有電荷產生，這種從機械能（力，變形）到電能（電荷，電場）的變換稱為正壓電效應。而從電能（電場，電壓）到機械能（變形，力）的變換稱為逆壓電效應。

因此利用晶體的壓電效應，可以製成測力感測器，在振動測量中，由於壓電晶體所受的力是慣性質量塊的牽連慣性力，所產生的電荷數與加速度大小成正比，所以壓電式感測器是加速度感測器。

7、壓電式力感測器

在振動試驗中，除了測量振動，還經常需要測量對試件施加的動態激振力。壓電式力感測器具有頻率範圍寬、動態範圍大、體積小和重量輕等優點，因而獲得廣泛應用。壓電式力感測器的工作原理是利用壓電晶體的壓電效應，即壓電式力感測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感測器。它集壓電式力感測器和壓電式加速度感測器於一體，其作用是在力傳遞點測量激振力的同時測量該點的運動響應。因此阻抗頭由兩部分組成，一部分是力感測器，另一部分是加速度感測器，它的優點是，保證測量點的響應就是激振點的響應。使用時將小頭（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，因而只可以用於輕型的結構、機械部件以及材料試樣的測量。無論是力感測器還是阻抗頭，其信號轉換元件都是壓電晶體，因而其測量線路均應是電壓放大器或電荷放大器。

9、電阻應變式感測器

電阻式應變式感測器是將被測的機械振動量轉換成感測元件電阻的變化量。實現這種機電轉換的感測元件有多種形式，其中最常見的是電阻應變式的感測器。