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QQ交談德國(guó)IFM易福門振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測(cè)的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?/h3>
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德國(guó)IFM易福門振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測(cè)的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?/p>
在高度發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)中,，現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)向數(shù)字化,、信息化方向發(fā)展已成必然發(fā)展趨勢(shì)，而測(cè)試系統(tǒng)的最前端是傳感器,，它是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的靈魂,，被各國(guó)列為技術(shù)，特別是近幾年快速發(fā)展的IC技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),，為傳感器的發(fā)展提供了良好與可靠的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ),。使傳感器的發(fā)展日新月益，且數(shù)字化,、多功能與智能化是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要特征,。
在工程振動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域中，測(cè)試手段與方法多種多樣,，但是按各種參數(shù)的測(cè)量方法及測(cè)量過程的物理性質(zhì)來分,，可以分成三類。
機(jī)械式
將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號(hào),，再經(jīng)機(jī)械系統(tǒng)放大后,，進(jìn)行測(cè)量、記錄,，常用的儀器有杠桿式測(cè)振儀和蓋格爾測(cè)振儀,，它能測(cè)量的頻率較低，精度也較差,。但在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)較為簡(jiǎn)單方便,。
光學(xué)式
將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)放大后顯示和記錄,。如讀數(shù)顯微鏡和激光測(cè)振儀等,。
電測(cè)
將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)電子線路放大后顯示和記錄,。電測(cè)法的要點(diǎn)在于先將機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電量（電動(dòng)勢(shì),、電荷、及其它電量）,，然后再對(duì)電量進(jìn)行測(cè)量,，從而得到所要測(cè)量的機(jī)械量。這是目前應(yīng)用得泛的測(cè)量方法,。
上述三種測(cè)量方法的物理性質(zhì)雖然各不相同,，但是,，組成的測(cè)量系統(tǒng)基本相同，它們都包含拾振,、測(cè)量放大線路和顯示記錄三個(gè)環(huán)節(jié),。
1、拾振環(huán)節(jié),。把被測(cè)的機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為機(jī)械的,、光學(xué)的或電的信號(hào)，完成這項(xiàng)轉(zhuǎn)換工作的器件叫傳感器,。
2,、測(cè)量線路。測(cè)量線路的種類甚多,，它們都是針對(duì)各種傳感器的變換原理而設(shè)計(jì)的,。比如，專配壓電式傳感器的測(cè)量線路有電壓放大器,、電荷放大器等,；此外，還有積分線路,、微分線路,、濾波線路、歸一化裝置等等,。
3,、信號(hào)分析及顯示、記錄環(huán)節(jié),。從測(cè)量線路輸出的電壓信號(hào),，可按測(cè)量的要求輸入給信號(hào)分析儀或輸送給顯示儀器（如電子電壓表、示波器,、相位計(jì)等）,、記錄設(shè)備（如光線示波器,、磁帶記錄儀,、X—Y 記錄儀等）等。也可在必要時(shí)記錄在磁帶上,，然后再輸入到信號(hào)分析儀進(jìn)行各種分析處理,，從而得到最終結(jié)果。
IFM振動(dòng)傳感器在測(cè)試技術(shù)中是關(guān)鍵部件之一,，它的作用主要是將機(jī)械量接收下來,，并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置,。所以我們有時(shí)也稱它為換能器,、拾振器等,。
IFM振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測(cè)的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚菍⒃家獪y(cè)的機(jī)械量做為IFM振動(dòng)傳感器的輸入量,，然后由機(jī)械接收部分加以接收,，形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量，最后由機(jī)電變換部分再將變換為電量,。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來決定的,。
1、相對(duì)式機(jī)械接收原理
由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的形式,，因此人們最先想到的是用機(jī)械方法測(cè)量振動(dòng),，從而制造出了機(jī)械式測(cè)振儀（如蓋格爾測(cè)振儀等）。傳感器的機(jī)械接收原理就是建立在此基礎(chǔ)上的,。相對(duì)式測(cè)振儀的工作接收原理是在測(cè)量時(shí),，把儀器固定在不動(dòng)的支架上，使觸桿與被測(cè)物體的振動(dòng)方向一致,，并借彈簧的彈性力與被測(cè)物體表面相接觸,，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)，觸桿就跟隨它一起運(yùn)動(dòng),，并推動(dòng)記錄筆桿在移動(dòng)的紙帶上描繪出振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間的變化曲線,，根據(jù)這個(gè)記錄曲線可以計(jì)算出位移的大小及頻率等參數(shù)。
由此可知,，相對(duì)式機(jī)械接收部分所測(cè)得的結(jié)果是被測(cè)物體相對(duì)于參考體的相對(duì)振動(dòng),，只有當(dāng)參考體絕對(duì)不動(dòng)時(shí)，才能測(cè)得被測(cè)物體的絕對(duì)振動(dòng),。這樣,，就發(fā)生一個(gè)問題，當(dāng)需要測(cè)的是絕對(duì)振動(dòng),，但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)時(shí),，這類儀器就無用武之地。例如：在行駛的內(nèi)燃機(jī)車上測(cè)試內(nèi)燃機(jī)車的振動(dòng),，在地震時(shí)測(cè)量地面及樓房的振動(dòng)……,，都不存在一個(gè)不動(dòng)的參考點(diǎn)。在這種情況下,，我們必須用另一種測(cè)量方式的測(cè)振儀進(jìn)行測(cè)量,，即利用慣性式測(cè)振儀。
2,、慣性式機(jī)械接收原理
慣性式機(jī)械測(cè)振儀測(cè)振時(shí),，是將測(cè)振儀直接固定在被測(cè)振動(dòng)物體的測(cè)點(diǎn)上，當(dāng)傳感器外殼隨被測(cè)振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由彈性支承的慣性質(zhì)量塊將與外殼發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),，則裝在質(zhì)量塊上的記錄筆就可記錄下質(zhì)量元件與外殼的相對(duì)振動(dòng)位移幅值,，然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對(duì)振動(dòng)位移的關(guān)系式，即可求出被測(cè)物體的絕對(duì)振動(dòng)位移波形,。
相對(duì)式
電動(dòng)式傳感器基于電磁感應(yīng)原理,，即當(dāng)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在固定的磁場(chǎng)里切割磁力線時(shí)，導(dǎo)體兩端就感生出電動(dòng)勢(shì),，因此利用這一原理而生產(chǎn)的傳感器稱為電動(dòng)式傳感器,。
相對(duì)式電動(dòng)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)定律,，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)同被測(cè)振動(dòng)速度成正比，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器,。
電渦流式
電渦流傳感器是一種相對(duì)式非接觸式傳感器,，它是通過傳感器端部與被測(cè)物體之間的距離變化來測(cè)量物體的振動(dòng)位移或幅值的。電渦流傳感器具有頻率范圍寬（0～10 kHZ）,，線性工作范圍大,、靈敏度高以及非接觸式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于靜位移的測(cè)量,、振動(dòng)位移的測(cè)量,、旋轉(zhuǎn)機(jī)械中監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)測(cè)量。
電感式
依據(jù)傳感器的相對(duì)式機(jī)械接收原理,，電感式傳感器能把被測(cè)的機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成為電參量信號(hào)的變化,。因此，電感傳感器有二種形式,，一是可變間隙,，二是可變導(dǎo)磁面積。
電容式
電容式傳感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(cè)量直線振動(dòng)的位移,?？勺兠娣e式可以測(cè)量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的角位移。
慣性式
慣性式電動(dòng)傳感器由固定部分,、可動(dòng)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(dòng)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。
根據(jù)電磁感應(yīng)定律,，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：u=Blx&r
式中B為磁通密度,，l為線圈在磁場(chǎng)內(nèi)的有效長(zhǎng)度， r x&為線圈在磁場(chǎng)中的相對(duì)速度,。
從傳感器的結(jié)構(gòu)上來說,，慣性式電動(dòng)傳感器是一個(gè)位移傳感器。然而由于其輸出的電信號(hào)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(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所感生的電動(dòng)勢(shì)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(hào)來說,，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是同被測(cè)振動(dòng)速度成正比的，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器,。
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(chǎng)）的變換稱為正壓電效應(yīng)。而從電能（電場(chǎng),，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(cè)力傳感器,，在振動(dòng)測(cè)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。
壓電式力
在振動(dòng)試驗(yàn)中,，除了測(cè)量振動(dòng),，還經(jīng)常需要測(cè)量對(duì)試件施加的動(dòng)態(tài)激振力。壓電式力傳感器具有頻率范圍寬,、動(dòng)態(tài)范圍大,、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn),，因而獲得廣泛應(yīng)用。壓電式力傳感器的工作原理是利用壓電晶體的壓電效應(yīng),，即壓電式力傳感器的輸出電荷信號(hào)與外力成正比,。
阻抗頭
阻抗頭是一種綜合性傳感器。它集壓電式力傳感器和壓電式加速度傳感器于一體,，其作用是在力傳遞點(diǎn)測(cè)量激振力的同時(shí)測(cè)量該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),。因此阻抗頭由兩部分組成，一部分是力傳感器,，另一部分是加速度傳感器,，它的優(yōu)點(diǎn)是，保證測(cè)量點(diǎn)的響應(yīng)就是激振點(diǎn)的響應(yīng),。使用時(shí)將小頭（測(cè)力端）連向結(jié)構(gòu),，大頭（測(cè)量加速度）與激振器的施力桿相連。從“力信號(hào)輸出端”測(cè)量激振力的信號(hào),，從“加速度信號(hào)輸出端”測(cè)量加速度的響應(yīng)信號(hào),。
注意，阻抗頭一般只能承受輕載荷,，因而只可以用于輕型的結(jié)構(gòu),、機(jī)械部件以及材料試樣的測(cè)量。無論是力傳感器還是阻抗頭,，其信號(hào)轉(zhuǎn)換元件都是壓電晶體,，因而其測(cè)量線路均應(yīng)是電壓放大器或電荷放大器。
電阻應(yīng)變式
電阻式應(yīng)變式傳感器是將被測(cè)的機(jī)械振動(dòng)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(zhǎng)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(duì)變化和其長(zhǎng)度的相對(duì)變化成正比,。
激光
激光傳感器利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器,。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成,。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表,，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快,，精度高,，量程大,，抗光、電干擾能力強(qiáng)等,，極適合于工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室的非接觸測(cè)量應(yīng)用,。