振动加速度传感器的原理及选型安装方式

       振动加速度传感器主要是用于测量轴承的振动，个别情况下也会用于测量转轴振动，它主要是安装在各种旋转机械装置的轴承盖上。它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体，能够直接与记录显示和采集仪器连接，简化了测试系统提高了测试的精度和可靠性，广泛应用于核爆炸、航空航天、铁路桥梁、建筑、车船、机械、水利、电力等领域。

　　ULT2023V系列振动加速度传感器简介

　　ULT2023V系列振动加速度传感器，是在传感器内部集成了微型集成电路放大器(mini IC)的压电振动加速度传感器，将传统的压电振动加速度传感器与电荷放大器集于一体，能直接与采集或记录仪器连接，简化了测试系统，提高了测试精度和可靠性，同时具有低阻抗输出、抗干扰、噪声小、性价比高、安装方便等显著优点。

　　ULT2023振动加速度传感器技术指标：

　　灵敏度：25mV/g

　　量程：200g

　　频率范围：0.7-11000Hz（±10%)

　　安装谐振点:33kHz

　　分辨率：0.0008g

　　抗冲击：2000g

　　重量：13gm

　　安装螺纹：M5 mm

　　线性：≤1%

　　横向灵敏度：≤5%典型值：≤3%

　　输出偏压：8-12VDC

　　恒定电流：2-20mA，典型值：4mA

　　输出阻抗：＜150Ω

　　激励电压：18-30VDC典型值：24VDC

　　温度范围：-40～+120℃

　　放电时间常数：≥0.2秒

　　壳绝缘电阻：＞Ω

　　安装力矩：约20-30Kgf.cm(M5螺纹)

几何尺寸：六方14mm、高度20或26.5mm

振动加速度传感器原理

多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的。所谓的压电效应就是 "对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应 "。

　　一般加速度传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如压阻技术，电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。每种技术都有各自的机会和问题。

　　振动加速度传感器如何选型？

　　工业级别振动测量加速度传感器实际应用是根据测量对象和与测量系统的组合。在类似情况下对测量对象进行实时监测即所谓在线监测其次需要定期对测量对象巡回检测。相对于其他的环境工业振动测量的周边环境相对都比较恶劣,在线监测的加速度传感器到数字采集系统一般都有需要在一定的距离，因此高阻抗的电荷信号就非常容易受干扰。除现场是高温测量外,工业振动在线监测用的传感器通常都选用带内置电路的电压输出型。而对巡回检测用传感器往往因为出于对成本的考虑大多使用电荷输出型压电加速度传感器。

　　工业操作振动的测量一般的灵敏度考虑在50mV/g,100mV/g和200 mV/g的加速度传感器，然而对传感器的频率范围则必须根据不同的测量对象进行选择。需要指出的是加速度传感器的安装形式和质量好坏以及不同的电缆配备都会直接影响到传感器的高频使用。这些影响频响的因素虽不能从传感器的技术指标上完全反映，但都是工业振动加速度传感器使用中常见的问题。

　　一般情况下使用加速度传感器测量旋转冲击设备的振动速度是非常理想的，虽然有需要考虑温度对测量的结果有所影响，这个也是如今加速度测量的一个难题。但是如果真正的考虑，主要问题然而也不是温度，而是量程和灵敏度。如果加速度传感器的偏置电压不稳定，这将直接影响测量信号。目前法国的传感器在这些方面的改进是最理想的，由于工业测量现场环境条件复杂多变，因此在电缆选择时首先要确保信号的质量，将外部噪声对信号的干扰降低到最小；可以直流电压供电，输出4-20mA的专业工业加速度传感器，其次是考虑电缆的寿命和使用方便程度。

　　在法国加速度传感器也称加计，高低精度的加速度传感器、微加速度计、加表，不同响应频率，各种精度。可应用在控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车制动启动检测，地震检测，报警系统，玩具，结构物、环境监视，工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标，高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。微机械结构，微型尺寸，可以直接焊接在PCB版上。可以测量重力加速度，可以测量动态冲击加速度，也可以应用加速度传感器来集成倾角处理系统，测试速度和振动，目前在市场的同样是最为理想的测量振动速度的加速度传感器。

　　振动加速度传感器的安装方式

　　振动加速度传感器通常是用来测量轴承的振动，在少数情况下也会用来测量转轴振动。在测量振动速度的时候，如果传感器安装方式不正确或者安装不牢固，都会造成测量结果失真或者由于振动引起传感器损坏。因此，我们要慎重选择振动加速度传感器的安装方式。

　　振动加速度传感器主要安装在各种旋转机械装置的轴承盖上（如汽轮机、压缩机、风机和泵等）。它是由运动线圈切割磁力线而输出电压的电磁式传感器，因此具有工作时不需要供给电源、安装容易等特点。

　　安装位置：垂直或者水平安装于被测振动点上，以变送器底部M8×1.25螺钉磁座吸附在被测壳体上，然后将传感器拧在上面拧紧即可。

　　安装尺寸及规范：参看图（速度传感器的安装及防护），若传感器安装位置受到高温蒸汽等冲刷时，为降低传感器环境温度、需加防护措施，一般情况下可不加防护。

　　使用和绝缘要求：传感器输出为悬浮接地、在连接传感器的插头、插座上，都标有1、2、3、4的数字。考虑到接线牢固可靠，将“1、2”和“3、4”分别短接并用。“1、2”作为传感器讯号输出的A端，“3、4”作为B端，与其他设备连接时，A、B端可互换，不用区分。连接导线要求有良好的绝缘性能，采用两芯屏蔽电缆，电缆的屏蔽层一端浮空，另一端接地。传感器的安装本厂配用M10的固定螺钉。对传感器安装的防护措施，本厂备有防护罩供应，其余由用户因地制宜自行处理。

　　振动加速度传感器安装原则

　　振动速度传感器通常是用来测量轴承的振动，在少数情况下也会用来测量转轴振动。在测量振动速度的时候，如果传感器安装方式不正确或者安装不牢固，都会造成测量结果失真或者由于振动引起传感器损坏。因此，我们要慎重选择振动速度传感器的安装方式。

　　当传感器用于测量转轴振动时，安装通常采取在现场用手扶、橡皮泥粘粘水磁吸盘固定、螺栓固定等四种方式。在临时性振动测量中，大多数采用手扶传感器的方式，这种方法测量灵活、使用方便，特别是当振动速度传感器数量缺少和传感器互换性不好时，有着特殊的优点;缺点在于测试误差相对较大，而且工作强度也大。

　　用橡皮泥粘粘传感器也比较方便，测量结果正确性相对于手扶效果会好得多。需要注意的是，橡皮泥不能将振动速度传感器粘贴到垂直平面上，只能固定于水平面上，例如测量轴承座顶部垂直、水平、轴向振动。在粘接牢靠，频率在50Hz时，该方法最大能量300μm振动。

       橡皮泥还有一个缺点，就是粘接力受温度影响较大，温度较高和较低都会使粘接力显著降低，因此它不适用于固定温度较高的汽轮机高中压转子和带盘车轮的轴承中测量的速度传感器;冬季冷态启动时，轴承温度过低也不宜采用。

　　永磁吸盘固定速度传感器较橡皮泥的方式会更方便，而且目前国内也能制造出尺寸为φ50或50mm*50mm的永磁吸盘，其吸力可达196N，用这样的吸盘固定500g以下的振动速度传感器，吸附在水平面上，最大可测量1000μm振动。缺点在于一般机组轴承座表面都涂有泥子或者油漆，这会导致吸盘的吸力降低，所以当吸附在垂直平面上、振幅较大时，还需扶手辅助一下，避免传感器脱落而摔坏。

　　用螺栓直接将速度传感器固定在轴承上，不仅可以可靠地测量轴承座顶部三个方向的振动，而且还可以测量垂直平面上两个方向的振动。这种安装方法是四种安装方法中最牢固的一种。

　　通过上文的介绍，我们知道振动加速度传感器的选用和安装一定要谨慎，安装要视测量的需要，根据不同的工作环境来选择最合适的一种，这样才可以保证我们测量过程的顺利进行，减少一些测量与试验的误差。

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