【導讀】機械振動可能由于內部或外部因素而發生。內部因素是機器條件所固有的。內部因素的例子有磨損、不平衡力和共振。當齒輪、滾柱軸承和傳動皮帶等高強度運動部件磨損時，磨損會產生振動。不平衡力可能是由于機器軸未對準或旋轉軸周圍的重量不平衡造成的。共振是一種可以放大振動的現象。當一個物體的振動與附近另一個物體的固有頻率共振時就會發生這種情況。由于其放大效應，它可能特別具有破壞性。
什么是機械振動？
機械振動可能由于內部或外部因素而發生。內部因素是機器條件所固有的。內部因素的例子有磨損、不平衡力和共振。當齒輪、滾柱軸承和傳動皮帶等高強度運動部件磨損時，磨損會產生振動。不平衡力可能是由于機器軸未對準或旋轉軸周圍的重量不平衡造成的。共振是一種可以放大振動的現象。當一個物體的振動與附近另一個物體的固有頻率共振時就會發生這種情況。由于其放大效應，它可能特別具有破壞性。
外部機械振動因素包括風、交通，甚至地震運動。從中長期來看，機械振動會影響機械系統和結構的性能、可靠性和安全性。有時，損壞非常嚴重，振動會導致整個系統故障。因此，監測和控制振動至關重要。
振動傳感器如何工作？
振動傳感器是可以測量物體微小的重復運動的設備。它們可以監控機器的早期故障跡象，并有助于防止代價高昂且危險的故障。
原則上，振動傳感器可以將機械運動轉換為電信號。這些傳感器利用放置在連接到電路的兩個電極之間的壓電晶體。壓電晶體在受到機械應力和振動時可以產生電壓。電壓與機械應力或振動的量成正比。
作為狀態監測的一部分，振動傳感器已成為現代工業中預測性維護系統的重要組成部分。狀態監測包括監測特定的機器參數以識別潛在的故障。振動是直到近還沒有像其他參數那樣受到密切關注的條件參數之一。過去，加速度計用于振動分析，但壓電振動傳感器近變得更加普遍。
在接下來的部分中，我們將回顧可用的不同類型的振動傳感器以及一些相關的應用。
電渦流傳感器
渦流是通過改變磁場在導體材料上感應出的電流。基于渦流的振動傳感器由放置在待測量物體附近的線圈組成。當該物體移動時，線圈周圍的磁場發生變化，從而在線圈中感應出電流。產生的感應電壓被放大并處理以計算物體的振動。
圖 1.電渦流振動傳感器示意圖。圖片由澳大利亞 Bestech提供
加速度計振動傳感器
加速度計有多種形式。在振動傳感領域，這些傳感器通過測量物體在三個維度上的加速度來確定振動量，這對于識別振動源非常重要。加速度計是使用壓電元件構建的，是常用的振動傳感器形式。
另一種形式的振動傳感器是振動計，它測量速度而不是加速度。
振動傳感器用在哪里？
如前所述，振動傳感器可用于從家用電器到制造設備的各種應用。一些常見的應用包括：
電機和變速箱
振動傳感器對于監測工業設備中電機和變速箱的狀況至關重要。電機和齒輪箱的振動是工業應用中的常見問題，可能表明設備存在潛在問題。此外，振動傳感器可以產生有關磨損、撕裂、不對中和不平衡的早期信號的有價值的信息。該信息可用于安排維護并防止停機。
旋轉設備
泵、風扇和渦輪機是由于持續旋轉而遭受高振動水平的設備的其他示例。
壓縮機
工業壓縮機是用于增加氣體壓力的機械設備。它們廣泛用于為氣動工具和機械提供動力，并為制造過程提供壓縮空氣。工業壓縮機有很多種，其中許多通常會受到高振動水平的影響，例如螺桿壓縮機和離心壓縮機。
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