用于振動的傳感器是根據(jù)不同的機械或光學(xué)原理操作的傳感器，以檢測觀察到的系統(tǒng)的振動。

可以使用各種類型的傳感器來完成振動的測量。雖然沒有直接的振動傳感器，但可以間接測量振動，從經(jīng)典的機械或光學(xué)量中推導(dǎo)出值。這些傳感器的某些功能不同。除其他外，它們可以根據(jù)主動和被動行為進行劃分，有傳感器可以測量相對和其他絕對值。其他顯著特征是頻率范圍，信號動態(tài)和測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。這里示出的以下傳感器***先構(gòu)造在接觸和非接觸組中，并且在子項目路徑，速度和加速度測量中。

路徑測量

電位發(fā)射器

圖1：電位發(fā)射器（原理圖）

電位發(fā)射器是一維位置傳感器。它基于電位計，一個可調(diào)節(jié)的分壓器。將電壓施加到電阻軌道。擦拭器沿著這個電阻軌道運行，因此將電阻器分成兩部分，如圖1所示（電阻器R1和R2）。在擦拭器的不同位置處，由于電阻的變化，可以測量特定的所得電壓。擦拭器移動，因為它附著在振動物體的運動上。頻率范圍為5 Hz至2 kHz，相當(dāng)于可能的***大加速度為20 g。電位計變送器可以實現(xiàn)1 mm至2 m的測量行程，并具有無限分辨率。工作溫度范圍介于低于零和150°C的兩位數(shù)溫度之間。

線性可變差動變壓器

圖2：LVDT - 初級線圈A和次級線圈B的剖視圖

該線性差動變壓器（LVDT）是一種基于感應(yīng)的變壓器。它可用于位移的相對測量。如圖2所示，該傳感器沿一個軸工作，可以確定運動方向。LVDT基本上由三個線圈和一個核心組成。初級線圈連接到AC電源以進行激勵。另外兩個線圈放置在初級線圈的每一側(cè)并且布置成串聯(lián)相對的。在該線圈組件的中心是一個磁芯，它影響從初級線圈到次級線圈的磁通量。取決于附接到振動物體的芯的運動，可以從輸出信號推導(dǎo)出方向和距離。載波頻率范圍從50Hz到25kHz，通常定義為核心運動頻率的10倍。

速度測量

電動力學(xué)原理

在電動力學(xué)原理是在相對速度傳感器中使用。它基于歸納現(xiàn)象。為了應(yīng)用該原理，使用線圈和輕質(zhì)永磁體。磁鐵固定在振動物體上。磁鐵要么無接觸地移動，要么在線圈內(nèi)被引導(dǎo)。由于磁鐵的運動，在線圈中感應(yīng)出電壓。可以測量該電壓，并且該電壓與振動速度成正比。電線的隔離是***大電壓的***限制。例如，傳感器的工作頻率范圍介于1 Hz和2 kHz之間。

地震儀

圖3：現(xiàn)代寬帶地震計

可以使用地震計測量絕對速度。的地震儀由一個地震質(zhì)量和在殼體內(nèi)的彈簧的。由于質(zhì)量的慣性，在振動的情況下，在震動質(zhì)量和殼體之間存在相對運動。可以使用固定在殼體上的線圈引起感應(yīng)。由于質(zhì)量的移動，在線圈中感應(yīng)出電壓。可以測量該電壓速度，因為它是成比例的。通常在這種地震計中安裝衰減均衡以避免共振峰值。在今天的地震儀中，質(zhì)量相對于殼體是靜止不動的。因此，沒有由振動質(zhì)量的運動引起的電壓幅度。然而，通過電壓測量保持質(zhì)量平衡所需的力。現(xiàn)代地震儀能夠記錄小于的頻率

加速度測量

壓電傳感器

圖4：壓電傳感器

該壓電傳感器的工作原理的地震原則的基礎(chǔ)和壓電效應(yīng)上。這里的石英晶體和壓電陶瓷取代了地震計中使用的彈簧。壓電材料一側(cè)固定在振動物體上，另一側(cè)固定在振動體上。振動力導(dǎo)致壓電材料的應(yīng)變和壓縮。壓電效應(yīng)描述了由于極化材料的長度變化而產(chǎn)生的電荷。該電荷與作用力成比例，可以分接。由于力是質(zhì)量和加速度的乘積，因此可以很容易地計算出來。壓電材料非常堅硬，因此可能需要阻尼。這可以通過添加塞子或?qū)⒉考胗椭衼韺崿F(xiàn)。壓電傳感器的重量從小于1克到幾克不等。壓電傳感器的線性頻率范圍從低于0.1 Hz到高于

壓阻式傳感器

圖5：壓電電阻傳感器

所述壓阻傳感器使用四個半導(dǎo)體應(yīng)變計。這些應(yīng)變計使用橋接電路與振動質(zhì)量一起安裝在振動物體上。振動導(dǎo)致應(yīng)變儀變形。在一個方向上的運動期間，兩個應(yīng)變儀被拉伸而另外兩個被壓縮，這導(dǎo)致電壓變化。與壓電效應(yīng)相比的優(yōu)點是還可以測量恒定的加速度。可以測量高達1000 g的加速度。壓電傳感器更適合于高頻率，而半導(dǎo)體傳感器在低頻率是優(yōu)選的。

電阻傳感器

電阻傳感器的功能原理與壓阻式傳感器的功能原理相同。***的區(qū)別是應(yīng)變計不是由具有壓電效應(yīng)的材料制成。這導(dǎo)致類似的屬性。但可測量的信號較低。

電感式傳感器

用于加速度測量的感應(yīng)傳感器基于以下事實：可以將地震質(zhì)量的反作用力轉(zhuǎn)換成路徑。現(xiàn)在可以通過測量感應(yīng)電壓來計算覆蓋距離，從而可以確定振動的大小和方向。然而，這種依賴于路徑的測量要求傳感器比可比較的加速度傳感器大得多。

非接觸式振動測量

路徑測量

電容原理

該電容原理可以應(yīng)用到非接觸振動測量，如果振動對象或它的相關(guān)部分可用作一個電容器的板。為了進行測量，需要第二塊板。現(xiàn)在整個設(shè)置就像任何普通電容一樣。兩個板的距離的變化與容量成比例。交流電源連接到電容器。根據(jù)板之間的距離，傳感器可以識別特定的振幅，該振幅可以用于進一步處理。測量行程達到幾個

渦流傳感器

圖6：渦流原理的說明

在渦流傳感器中，振動的位移測量限于金屬物體或至少具有金屬表面的物體。傳感器由一個連接到交流電源的線圈組成。這種配置產(chǎn)生電磁場，進而在金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流。這些渦流會干擾電磁場并導(dǎo)致可測量的耗散。可能的路徑測量值介于0.5和80 mm之間。這里的分辨率介于nm和。之間

霍爾傳感器

的霍爾傳感器使用用于非接觸測量路徑霍爾效應(yīng)。為此，必須在被測物體上固定一個小的永久磁鐵。一旦發(fā)生振動，就可以通過測量洛倫茲力的影響來檢測電信號。輸出信號與覆蓋路徑成比例。然而，非線性特征曲線和對環(huán)境影響的高敏感性導(dǎo)致有限的可用性。

光學(xué)傳感器

光學(xué)傳感器使用激光來檢測距離的變化。除了激光器之外，還需要分束器，反射器，布拉格單元和光電檢測器來進行測量。需要這些裝置來獲得兩個光束，即測量光束和參考光束。測量光束聚焦在振動物體上。它的反射與參考光束合并并開始干涉。生成的干涉圖案可以由光電檢測器解碼。光學(xué)傳感器的范圍在幾毫米之內(nèi)，分辨率在納米范圍內(nèi)。

速度測量

激光多普勒測振儀

圖7：LDV（示意圖）

的激光多普勒振動計（LDV）使用用于非接觸速度測量多普勒頻移。原則上，它由激光器，分束器，反射器，布拉格單元和光電檢測器組成。相干激光通過偏振分成測量光束和參考光束。測量光束投射到振動物體上并在其表面上反射。參考波束用于通過布拉格單元發(fā)送頻移。該頻移允許稍后檢測運動方向。兩個光束的干涉導(dǎo)致頻率調(diào)制信號。各種解調(diào)方法能夠?qū)⑿盘栟D(zhuǎn)換為路徑或速度信息。商用LDV的頻率范圍在0Hz和30MHz之間，并且可以遵循從100nm / s到20m / s的振動速度。

加速度測量

到目前為止，還沒有人知道直接獲得加速度數(shù)據(jù)。可以通過從速度測量推導(dǎo)來接收該數(shù)據(jù)。然而，測量噪聲對導(dǎo)出數(shù)據(jù)的質(zhì)量有很大影響。因此，這樣做并不總是可行或有用的。

傳感器表