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振動傳感器對電機(jī)監(jiān)測的重要性及它的工作原理是什么？
來源：正瑞電子
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發(fā)布日期：2024-08-29
電機(jī)作為一種典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，振動是其普遍存在的一種現(xiàn)象，振動量值成為電機(jī)非常重要的運(yùn)行狀態(tài)特征。如果振動過大或者持續(xù)上升，則電機(jī)可能出現(xiàn)了故障。另外，振動過大也會對電機(jī)的部件帶來危害，如磨損加劇、連接松動、材料疲勞等。
振動傳感器在電機(jī)測試技術(shù)中是關(guān)鍵部件之一，它具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動檢測可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)學(xué)、汽車、冶金，機(jī)器制造，軍工，科研教學(xué)等諸多領(lǐng)域。
隨著設(shè)備智能化水平和高可靠性要求的不斷提高，驅(qū)動電機(jī)在線狀態(tài)監(jiān)測、位置和轉(zhuǎn)速信號的實(shí)時(shí)反饋趨向?yàn)闃?biāo)配，編碼器、超速開關(guān)、PT00、PTC、振動傳感器等電機(jī)附加裝置的應(yīng)用愈來愈普遍。了解這些附加裝置，實(shí)現(xiàn)與電機(jī)的有機(jī)融合，對設(shè)備生產(chǎn)廠商至關(guān)重要。
一、振動傳感器的分類
1、按機(jī)械接收原理分：相對式、慣性式；
2、按所測機(jī)械量分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器。
3、按機(jī)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；
（1） 相對式
電動式傳感器基于電磁感應(yīng)原理，即當(dāng)運(yùn)動的導(dǎo)體在固定的磁場里切割磁力線時(shí)，導(dǎo)體兩端就感生出電動勢，因此利用這一原理而生產(chǎn)的傳感器稱為電動式傳感器。
相對式電動傳感器從機(jī)械接收原理來說，是一個(gè)位移傳感器，由于在機(jī)電變換原理中應(yīng)用的是電磁感應(yīng)電律，其產(chǎn)生的電動勢同被測振動速度成正比，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。
（2）慣性式
慣性式電動傳感器由固定部分、可動部分以及支承彈簧部分所組成。為了使傳感器工作在位移傳感器狀態(tài)，其可動部分的質(zhì)量應(yīng)該足夠的大，而支承彈簧的剛度應(yīng)該足夠的小，也就是讓傳感器具有足夠低的固有頻率。
從傳感器的結(jié)構(gòu)上來說，慣性式電動傳感器是一個(gè)位移傳感器。然而由于其輸出的電信號是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，根據(jù)電磁感應(yīng)電律，當(dāng)線圈在磁場中作相對運(yùn)動時(shí)，所感生的電動勢與線圈切割磁力線的速度成正比。因此就傳感器的輸出信號來說，感應(yīng)電動勢是同被測振動速度成正比的，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。
（3）電渦流式
電渦流式振動傳感器是渦流效應(yīng)為工作原理的振動式傳感器，它屬于非接觸式傳感器。電渦流式振動傳感器是通過傳感器的端部和被測對象之間距離上的變化，來測量物體振動參數(shù)的。電渦流式振動傳感器主要用于振動位移的測量。
（4） 電感式
電感式振動傳感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的一種振動傳感器。電感式振動傳感器設(shè)置有磁鐵和導(dǎo)磁體，對物體進(jìn)行振動測量時(shí)，能將機(jī)械振動參數(shù)轉(zhuǎn)化為電參量信號。電感式振動傳感器能應(yīng)用于振動速度、加速度等參數(shù)的測量。
（5） 電容式
電容式振動傳感器是通過間隙或公共面積的改變來獲得可變電容，再對電容量進(jìn)行測定而后得到機(jī)械振動參數(shù)的。電容式振動傳感器可以分為可變間隙式和可變公共面積式兩種，前者可以用來測量直線振動位移，后者可用于扭轉(zhuǎn)振動的角位移測定。
（6）壓電式
壓電式加速度傳感器的機(jī)械接收部分是慣性式加速度機(jī)械接收原理，機(jī)電部分利用的是壓電晶體的正壓電效應(yīng)。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系數(shù)，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(shí)，它的晶體面或極化面上將有電荷產(chǎn)生，這種從機(jī)械能（力，變形）到電能（電荷，電場）的變換稱為正壓電效應(yīng)。而從電能（電場，電壓）到機(jī)械能（變形，力）的變換稱為逆壓電效應(yīng)。
因此利用晶體的壓電效應(yīng)，可以制成測力傳感器，在振動測量中，由于壓電晶體所受的力是慣性質(zhì)量塊的牽連慣性力，所產(chǎn)生的電荷數(shù)與加速度大小成正比，所以壓電式傳感器是加速度傳感器。
（7） 電阻應(yīng)變式
電阻式應(yīng)變式傳感器是將被測的機(jī)械振動量轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻的變化量。實(shí)現(xiàn)這種機(jī)電轉(zhuǎn)換的傳感元件有多種形式，其中最常見的是電阻應(yīng)變式的傳感器。
電阻應(yīng)變片的工作原理為：應(yīng)變片粘貼在某試件上時(shí)，試件受力變形，應(yīng)變片原長變化，從而應(yīng)變片阻值變化，實(shí)驗(yàn)證明，在試件的彈性變化范圍內(nèi)，應(yīng)變片電阻的相對變化和其長度的相對變化成正比。
二、電機(jī)振動傳感器的作用
在實(shí)際應(yīng)用中，將無線網(wǎng)關(guān)安裝于工廠電氣柜內(nèi)，磁吸天線吸附于電氣柜頂部。使用點(diǎn)擊無線振動溫度傳感器，通過M8螺栓連接磁吸座，磁吸座吸附到電機(jī)上，并用速干膠粘接固定磁吸座，對電機(jī)的振動、溫度進(jìn)行監(jiān)測。
無線振動溫度傳感器通過無線傳輸數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過4G網(wǎng)絡(luò)上報(bào)數(shù)據(jù)到云端。博感云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，能夠?qū)鞲衅髟O(shè)備提供遠(yuǎn)程管理，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析、云端存儲及可視化等功能。同時(shí)，博感云平臺充分利用云端強(qiáng)大的計(jì)算能力，對海量的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，為設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)提供參考。
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