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      用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的振動(dòng)傳感器

      發(fā)布時(shí)間:2025-01-13 責(zé)任編輯:lina

      【導(dǎo)讀】機(jī)械振動(dòng)可能由于內(nèi)部或外部因素而發(fā)生。內(nèi)部因素是機(jī)器條件所固有的。內(nèi)部因素的例子有磨損、不平衡力和共振。當(dāng)齒輪、滾柱軸承和傳動(dòng)皮帶等高強(qiáng)度運(yùn)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(jī)器軸未對(duì)準(zhǔn)或旋轉(zhuǎn)軸周圍的重量不平衡造成的。共振是一種可以放大振動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)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(yīng),它可能特別具有破壞性。


      什么是機(jī)械振動(dòng)?
        

      機(jī)械振動(dòng)可能由于內(nèi)部或外部因素而發(fā)生。內(nèi)部因素是機(jī)器條件所固有的。內(nèi)部因素的例子有磨損、不平衡力和共振。當(dāng)齒輪、滾柱軸承和傳動(dòng)皮帶等高強(qiáng)度運(yùn)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(jī)器軸未對(duì)準(zhǔn)或旋轉(zhuǎn)軸周圍的重量不平衡造成的。共振是一種可以放大振動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)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(yīng),它可能特別具有破壞性。
        

      外部機(jī)械振動(dòng)因素包括風(fēng)、交通,甚至地震運(yùn)動(dòng)。從中長(zhǎng)期來看,機(jī)械振動(dòng)會(huì)影響機(jī)械系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的性能、可靠性和安全性。有時(shí),損壞非常嚴(yán)重,振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障。因此,監(jiān)測(cè)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(cè)量物體微小的重復(fù)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。它們可以監(jiān)控機(jī)器的早期故障跡象,并有助于防止代價(jià)高昂且危險(xiǎn)的故障。
        

      原則上,振動(dòng)傳感器可以將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。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(jī)械應(yīng)力和振動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生電壓。電壓與機(jī)械應(yīng)力或振動(dòng)的量成正比。
        

      作為狀態(tài)監(jiān)測(cè)的一部分,振動(dòng)傳感器已成為現(xiàn)代工業(yè)中預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分。狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括監(jiān)測(cè)特定的機(jī)器參數(shù)以識(shí)別潛在的故障。振動(dòng)是直到近還沒有像其他參數(shù)那樣受到密切關(guān)注的條件參數(shù)之一。過去,加速度計(jì)用于振動(dòng)分析,但壓電振動(dòng)傳感器近變得更加普遍。
        

      在接下來的部分中,我們將回顧可用的不同類型的振動(dòng)傳感器以及一些相關(guān)的應(yīng)用。
        

      電渦流傳感器
        

      渦流是通過改變磁場(chǎng)在導(dǎo)體材料上感應(yīng)出的電流。基于渦流的振動(dòng)傳感器由放置在待測(cè)量物體附近的線圈組成。當(dāng)該物體移動(dòng)時(shí),線圈周圍的磁場(chǎng)發(fā)生變化,從而在線圈中感應(yīng)出電流。產(chǎn)生的感應(yīng)電壓被放大并處理以計(jì)算物體的振動(dòng)。


       用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的振動(dòng)傳感器圖 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(jì)振動(dòng)傳感器

        

      加速度計(jì)有多種形式。在振動(dòng)傳感領(lǐng)域,這些傳感器通過測(cè)量物體在三個(gè)維度上的加速度來確定振動(dòng)量,這對(duì)于識(shí)別振動(dòng)源非常重要。加速度計(jì)是使用壓電元件構(gòu)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(jì),它測(cè)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(shè)備的各種應(yīng)用。一些常見的應(yīng)用包括:
        

      電機(jī)和變速箱
        

      振動(dòng)傳感器對(duì)于監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備中電機(jī)和變速箱的狀況至關(guān)重要。電機(jī)和齒輪箱的振動(dòng)是工業(yè)應(yīng)用中的常見問題,可能表明設(shè)備存在潛在問題。此外,振動(dòng)傳感器可以產(chǎn)生有關(guān)磨損、撕裂、不對(duì)中和不平衡的早期信號(hào)的有價(jià)值的信息。該信息可用于安排維護(hù)并防止停機(jī)。

        

      旋轉(zhuǎn)設(shè)備
        

      泵、風(fēng)扇和渦輪機(jī)是由于持續(xù)旋轉(zhuǎn)而遭受高振動(dòng)水平的設(shè)備的其他示例。
        

      壓縮機(jī)
        

      工業(yè)壓縮機(jī)是用于增加氣體壓力的機(jī)械設(shè)備。它們廣泛用于為氣動(dòng)工具和機(jī)械提供動(dòng)力,并為制造過程提供壓縮空氣。工業(yè)壓縮機(jī)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(jī)和離心壓縮機(jī)。


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