【導讀】機械振動(dòng)可能由于內部或外部因素而發(fā)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(dòng)皮帶等高強度運動(dòng)部件磨損時(shí)，磨損會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)。不平衡力可能是由于機器軸未對準或旋轉軸周?chē)闹亓坎黄胶庠斐傻?。共振是一種可以放大振動(dòng)的現象。當一個(gè)物體的振動(dòng)與附近另一個(gè)物體的固有頻率共振時(shí)就會(huì )發(fā)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(dòng)？
機械振動(dòng)可能由于內部或外部因素而發(fā)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(dòng)皮帶等高強度運動(dòng)部件磨損時(shí)，磨損會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)。不平衡力可能是由于機器軸未對準或旋轉軸周?chē)闹亓坎黄胶庠斐傻?。共振是一種可以放大振動(dòng)的現象。當一個(gè)物體的振動(dòng)與附近另一個(gè)物體的固有頻率共振時(shí)就會(huì )發(fā)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(dòng)因素包括風(fēng)、交通，甚至地震運動(dòng)。從中長(cháng)期來(lái)看，機械振動(dòng)會(huì )影響機械系統和結構的性能、可靠性和安全性。有時(shí)，損壞非常嚴重，振動(dòng)會(huì )導致整個(gè)系統故障。因此，監測和控制振動(dòng)至關(guān)重要。
振動(dòng)傳感器如何工作？
振動(dòng)傳感器是可以測量物體微小的重復運動(dòng)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(jià)高昂且危險的故障。
原則上，振動(dòng)傳感器可以將機械運動(dòng)轉換為電信號。這些傳感器利用放置在連接到電路的兩個(gè)電極之間的壓電晶體。壓電晶體在受到機械應力和振動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生電壓。電壓與機械應力或振動(dòng)的量成正比。
作為狀態(tài)監測的一部分，振動(dòng)傳感器已成為現代工業(yè)中預測性維護系統的重要組成部分。狀態(tài)監測包括監測特定的機器參數以識別潛在的故障。振動(dòng)是直到近還沒(méi)有像其他參數那樣受到密切關(guān)注的條件參數之一。過(guò)去，加速度計用于振動(dòng)分析，但壓電振動(dòng)傳感器近變得更加普遍。
在接下來(lái)的部分中，我們將回顧可用的不同類(lèi)型的振動(dòng)傳感器以及一些相關(guān)的應用。
電渦流傳感器
渦流是通過(guò)改變磁場(chǎng)在導體材料上感應出的電流?；跍u流的振動(dòng)傳感器由放置在待測量物體附近的線(xiàn)圈組成。當該物體移動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈周?chē)拇艌?chǎng)發(fā)生變化，從而在線(xiàn)圈中感應出電流。產(chǎn)生的感應電壓被放大并處理以計算物體的振動(dòng)。
圖 1.電渦流振動(dòng)傳感器示意圖。圖片由澳大利亞 Bestech提供
加速度計振動(dòng)傳感器
加速度計有多種形式。在振動(dòng)傳感領(lǐng)域，這些傳感器通過(guò)測量物體在三個(gè)維度上的加速度來(lái)確定振動(dòng)量，這對于識別振動(dòng)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(dòng)傳感器形式。
另一種形式的振動(dòng)傳感器是振動(dòng)計，它測量速度而不是加速度。
振動(dòng)傳感器用在哪里？
如前所述，振動(dòng)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(jiàn)的應用包括：
電機和變速箱
振動(dòng)傳感器對于監測工業(yè)設備中電機和變速箱的狀況至關(guān)重要。電機和齒輪箱的振動(dòng)是工業(yè)應用中的常見(jiàn)問(wèn)題，可能表明設備存在潛在問(wèn)題。此外，振動(dòng)傳感器可以產(chǎn)生有關(guān)磨損、撕裂、不對中和不平衡的早期信號的有價(jià)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(fēng)扇和渦輪機是由于持續旋轉而遭受高振動(dòng)水平的設備的其他示例。
壓縮機
工業(yè)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(dòng)工具和機械提供動(dòng)力，并為制造過(guò)程提供壓縮空氣。工業(yè)壓縮機有很多種，其中許多通常會(huì )受到高振動(dòng)水平的影響，例如螺桿壓縮機和離心壓縮機。
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