网络课堂 | 专业基础知识培训系列6-振动速度与位移传感器有哪些？

中国振动工程学会

1 振动速度传感器

◆ 工程中常用的速度传感器多为磁电式，磁电传感器是一种将被测物理量转换为感应电动势的装置，也称为电磁感应式或电动式传感器。

◆ 根据结构与运动部件的不同，一般磁电传感器可分为动圈式、动磁铁式与磁阻式。

◆ 很多磁电式传感器分为垂直型与水平型，也有的不区分垂直型与水平型。

图1 磁电传感器原理

◆ 位移摆速度传感器一般工作于传感器固有频率以上的频带，它的低频性能取决于其固有频率。

图2 磁电式速度传感器的频响曲线

◆ 工程中常用的CD-21系列的速度传感器大部分就属于位移摆速度传感器，它一般用于机械设备振动烈度的测试或振动监测中，CS型区分垂直向与水平向，T型不区分，但是同大部分磁电式速度传感器一样，它只能用于垂直向或水平向的测试。

图3 CD-21系列速度传感器

◆ 环境及土木结构振动测试时，经常使用的941B拾振器在测量加速度时属于速度摆加速度传感器。

◆ 941B有4个档位，除了第一个档位为加速度档以外其余三个均为速度档，三个档的接入的电阻电容不同，获得的灵敏度与频率范围也不相同。

图4 拾振器原理图

◆ 941B型拾振器参数指标中，2挡的速度灵敏度最高，低频下限也最高，4档低频性能最高，灵敏度也最低。

表1 941B型拾振器参数指标

2 振动位移传感器

◆ 常见的顶杆位移传感器有两种，一种是差动变压式，一种是应变式。

◆ 差动变压式位移传感器运用了电磁感应原理，这种传感器的实质上就是一个小变压器。

◆ 应变式顶杆传感器通常是将测点的大位移通过结构转换为弹性元件的小位移，再利用应变测试方法测量。

图5 顶杆式传感器

◆ 簧片式位移传感器是通过建立位移值与应变输出之间的对应关系实现位移测量的，在使用时一般需要在现场进行标定。

图6 簧片式位移传感器

◆ 在旋转机械结构位移测量中常用的是电涡流传感器。

◆ 电涡流传感器是利用涡流效应工作的，涡流效应指的是当金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁力线运动时，导体内就会产生成涡旋状的感应电流的现象。

◆ 涡流效应与金属材质、金属面积、距离都有关系，反映到传感器上就是涡流传感器只能用于金属表面位移的测量，测量不同材料的结构时传感器表现出的灵敏度也不同。当线圈与到导体间的距离不变时，电涡流密度随着线圈外径D的大小而变化。

◆ 电涡流传感器一般由探头、前置器和供电电源构成，不同型号的探头与前置器不能替换，相同型号的可以进行替换，但有的传感器互换会产生小于10%的误差。

◆ 涡流传感器在使用时应注意调整测量间隙，使探头相对于被测结构的初始位移位于传感器线性区的中点位置，以保证传感器具有对称的正负量程。

图7 涡流式位移传感器

◆ 激光位移传感器也是一种较为常用的非接触位移传感器。

◆ 激光位移传感器根据原理不同一般可分为两种，一种是三角反射式位移传感器，一种是多普勒式位移传感器。

◆ 三角反射式位移传感器是将垂直于光束的位移变化通过镜头转换为反射光点在感光元件上位置的变化从而进行测量。

◆ 多普勒激光位移传感器具有更高的精度、量程以及带宽，抗干扰能力也较好，但是价格较为昂贵。

◆ 激光位移传感器的量程相对于前述几种位移传感器的量程更大，可以在距离被测结构较远的位置进行测量。

继续滑动看下一个