如果涉及傳感器，則可能是測量地震的***次振動或工業(yè)環(huán)境中的機(jī)械故障。這通常是噪音，它給我們提供了麻煩所在的***條線索 - 如果你想要避免麻煩，那么你應(yīng)該關(guān)注的振動有兩個方面：
振動監(jiān)測
基于傳感器數(shù)據(jù)的維護(hù)以避免將來出現(xiàn)問題
隨著機(jī)器或機(jī)器內(nèi)的電子元件和組件開始前后移動，振動阻礙了能量的平穩(wěn)流動。流動被中斷，因此噪音和震動。通常由于某種應(yīng)力而導(dǎo)致過載，或者組件本身可能已達(dá)到其使用壽命 - 齒輪，齒，軸承或皮帶可能處于故障過程中。
為什么監(jiān)測振動?工業(yè)機(jī)械產(chǎn)生的振動是機(jī)械健康的重要指標(biāo)。振動分析用作確定機(jī)器狀況和問題的具體原因和位置，加快維修和降低成本的工具。機(jī)械監(jiān)控程序記錄機(jī)器的振動歷史。隨著時間的推移監(jiān)測振動水平可以在嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)生之前預(yù)測問題。
振動監(jiān)測和分析的關(guān)鍵是機(jī)器安裝的傳感器。表示由振動監(jiān)視器檢測到的運(yùn)動的三個參數(shù)是位移，速度和加速度。在數(shù)學(xué)上相關(guān)，參數(shù)可以從各種運(yùn)動傳感器獲取。選擇與位移，速度或加速度成比例的傳感器取決于所涉及的頻率和所涉及的信號電平。
位移傳感器用于測量軸運(yùn)動和內(nèi)部間隙。非接觸式接近傳感器感測軸相對于軸承或其他支撐結(jié)構(gòu)的振動。傳感器用于低頻(1至100 Hz)測量，并測量通常在套筒軸承機(jī)器設(shè)計中發(fā)現(xiàn)的低幅度位移。壓電位移傳感器解決了與安裝非接觸式探頭相關(guān)的問題，更適用于滾動軸承機(jī)器設(shè)計。壓電傳感器產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)的絕對運(yùn)動成比例的輸出。
速度傳感器用于低到中頻測量(1到1000 Hz)，可用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動監(jiān)測和平衡操作。它們對高頻振動的敏感度低于加速度計，因此不易受放大器過載的影響。過載會影響低幅度，低頻率信號。傳統(tǒng)的速度傳感器使用電磁線圈和磁鐵系統(tǒng)來產(chǎn)生速度信號。如今，壓電速度傳感器由于其改進(jìn)的性能和堅固的特性而變得越來越流行。
加速度計是大多數(shù)振動監(jiān)測的***選運(yùn)動傳感器。它們可測量從低到高的頻率，并可用于各種通用和專用設(shè)計。壓電加速度計可靠，通用，在頻率和幅度范圍內(nèi)無與倫比，是機(jī)械監(jiān)測的熱門產(chǎn)品。
選擇三種類型中的任何一種時，請務(wù)必提出以下問題：
什么是振動水平和頻率范圍?
什么是溫度范圍?
環(huán)境是腐蝕性還是大氣可燃?
是否涉及強(qiáng)烈的場(電磁或聲學(xué))?
是否存在大量ESD?
是否有傳感器尺寸和重量考慮因素?
對于振動分析和狀態(tài)監(jiān)測，請查看具有AC或電荷輸出的傳感器。對于連續(xù)監(jiān)測和機(jī)器保護(hù)，具有DC輸出的傳感器是更好的選擇。
選擇振動傳感器時必須考慮五個主要特征：測量范圍，頻率范圍，精度，橫向靈敏度和環(huán)境條件。測量范圍可以是Gs表示加速度，(秒/秒表示線速度(或其他距離隨時間變化)，英寸或其他距離表示位移和接近度。
頻率以Hz為單位測量，精度通常表示為器件整個測量范圍內(nèi)允許誤差的百分比。橫向靈敏度是指與被測量的力正交的力對讀數(shù)的影響。同樣，這表示為允許干擾的滿量程的百分比。
對于環(huán)境條件，應(yīng)考慮溫度等因素，以及振動傳感器能夠處理的***大沖擊和振動。這是設(shè)備在停止執(zhí)行之前可以承受的濫用程度的等級，與振動傳感器可以測量的振動或加速度有多大不同。
注釋
示例查看振動傳感器的示例，MiniSense 100Measurement Specialties，Inc。的振動傳感器(圖1)是一種低成本的懸臂式振動傳感器，可在低頻下提供高靈敏度。有源傳感器區(qū)域被屏蔽，以改善RFI / EMI抑制。堅固耐用的柔性PVDF傳感元件可承受高沖擊過載。
圖1：MiniSense 100振動傳感器是一種懸臂梁加速度計，可檢測連續(xù)或沖擊振動或沖擊(由Measurement Specialties提供)。
這些傳感器可用于檢測洗衣機(jī)負(fù)載不平衡，車輛運(yùn)動傳感器，防盜裝置，生命體征監(jiān)控和篡改檢測等應(yīng)用中的連續(xù)振動或突然沖擊。功能包括：
高電壓靈敏度(1 V / g)
共振超過5 V / g
水平或垂直安裝
屏蔽結(jié)構(gòu)
可焊接引腳，PCB安裝
低成本
線性度<1%
高達(dá)40 Hz(2,400 rpm)的諧振操作
另一個功能豐富的例子是ADI公司的ADIS16223數(shù)字三軸振動傳感器(圖2)振動傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)將公司的iMEMS傳感技術(shù)與信號處理，數(shù)據(jù)采集和方便的串行外設(shè)接口(SPI)相結(jié)合。SPI和數(shù)據(jù)緩沖器結(jié)構(gòu)可以方便地訪問寬帶傳感器數(shù)據(jù)。22 kHz傳感器諧振和72.9 kSPS采樣率提供適合機(jī)器健康應(yīng)用的頻率響應(yīng)。
圖2：ADIS16223數(shù)字三軸振動傳感器(由ADI公司提供)。
在這種情況下，內(nèi)部時鐘在數(shù)據(jù)捕獲事件期間驅(qū)動數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，這消除了對外部時鐘源的需要。數(shù)據(jù)捕獲功能有四種不同的模式，提供多種捕獲觸發(fā)選項(xiàng)，以滿足多種應(yīng)用的需求。ADIS16223還提供數(shù)字溫度傳感器，數(shù)字電源測量和峰值輸出捕獲。它采用15 mm x 15 mm x 15 mm模塊，帶螺紋固定，用于螺栓安裝，帶10-32 UNF螺釘。應(yīng)用包括振動分析，沖擊檢測和事件捕獲，狀態(tài)監(jiān)測，機(jī)器運(yùn)行狀況，儀表診斷，安全關(guān)閉檢測，安全檢測，包括篡改檢測。
同樣值得考慮的是，特別是對于能量收集應(yīng)用，是Midé技術(shù) Volture壓電能量收集器(圖3)，它將來自機(jī)械振動的其他浪費(fèi)的能量轉(zhuǎn)換為可用的電能。Volture通過使用通常脆性的壓電材料來做到這一點(diǎn)。
圖3：Midé的Volture壓電能量收集器可以轉(zhuǎn)換振動產(chǎn)生的浪費(fèi)能量(由Midé提供)??。
壓電材料封裝在具有預(yù)先連接的電引線的保護(hù)性外殼中，產(chǎn)生沒有焊接線的堅固部件。皮膚還提供電絕緣和防御濕氣和刺激性污染物。應(yīng)用包括：
工業(yè)健康監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)傳感器
基于狀態(tài)的維護(hù)傳感器
無線HVAC傳感器
移動資產(chǎn)跟蹤
輪胎壓力傳感器
油氣傳感器
所有空中，陸地和海上車輛傳感器
電池和硬接線電源更換
應(yīng)用諸如Volture之類的設(shè)備的***步是充分了解部件將在其中運(yùn)行的振動環(huán)境。實(shí)現(xiàn)此目的的***有效方法是使用加速度計測量振動，捕獲數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT(快速傅里葉變換)以提取相關(guān)的頻率信息。
一些應(yīng)用不需要這一步驟，因?yàn)樗鼈兊闹鲗?dǎo)頻率是眾所周知的。這種情況的一個例子是120Hz AC電動機(jī)或60Hz電器。但是，大多數(shù)應(yīng)用需要某種形式的振動表征才能成功。
如果您不知道振動頻率含量和振幅水平是什么，Midé提供振動特性產(chǎn)品和服務(wù)VR001。“Slam Stick”VR001是一款小型設(shè)備，可輕松安裝到許多不同的振動環(huán)境中。只需使用任何可用的方法將其連接到振動結(jié)構(gòu)(建議使用雙面膠帶)，點(diǎn)擊一個按鈕并等待錄制完成。接下來，將Slam Stick插入USB端口并下載數(shù)據(jù)就像記憶棒一樣。
振動分析是機(jī)械維護(hù)的重要組成部分。通過監(jiān)控泵，電機(jī)，風(fēng)扇和其他類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，故障排除和故障診斷將更加容易，***終將節(jié)省成本。本文概述了選擇振動傳感器時必須考慮的一些關(guān)鍵參數(shù)。遵循這些“待辦事項(xiàng)”并考慮諸如所提供的部件之類的示例將提高振動監(jiān)控程序的有效性并提高機(jī)器的生產(chǎn)率，并允許您考慮能量收集應(yīng)用。