通過研究對象物理特性(模型、質量、剛度、阻尼等參數和邊界約束)進行模態特性(模態模型、模態質量、模態剛度、模態阻尼等)和響應特性分析(響應模型、位移、速度、加速度等)是振動理論的正向研究過程;而振動測試技術是振動理論的逆向思維,通過響應特性反推物理特性和模態特性。為將研究對象的振動位移、振動速度、振動加速度這些響應信號從振動系統中檢測出來,需要將這些振動信號轉變為可處理的機械、光學和電信號。由于電信號易于傳輸、調理、分析和顯示,因此市面上振動傳感器的輸出一般均為電信號的形式。
相對式和慣性式振動傳感器
我們常用的振動傳感器是將振動信號轉換為電信號,那么它就包括機械接收和機電變換兩部分。機電變換是將原始機械振動轉換為電壓或者電荷等電信號,還包含信號調理和放大部分,不屬于本次研究的范圍。按照機械接收方法不同,振動傳感器又分為相對式和慣性式兩類
由上可知,相對式機械接收振動傳感器所測得的結果是被測設備相對于基準面的相對振動,就像高速公路上的測速雷達一樣,測的是汽車相對于靜止公路的絕對速度。絕對速度,原理簡單明了;但是如果不方便或者無法找到靜止參考點,就不能利用相對式機械測量振動,比如地震時地面和大樓的擺動、行駛中的汽車轉向抖動、白車身振動等等,這時就必須采用慣性式機械接收振動傳感器。
慣性式機械接收傳感器能夠測量振動的原因可以參考“[振動基礎篇]3.固有頻率VS共振頻率,傻傻分不清楚?”一文。此時將被測設備的振動作為激勵,上圖綠色方框標注的就是一個典型的有阻尼單自由度彈簧系統。
振動傳感器主要技術指標
現在我們對振動傳感器的工作原理已經有了初步認識,在工程選擇振動傳感器型號時,有以下幾個指標需要重點關注:
電壓靈敏度:單位為mV/ms-2(或mV/g),有1、10、50、100、1000等規格;常用的為10 mV/ms-2,表示1 ms-2的振動加速度輸入可產生10mV的電壓信號;電壓靈敏度越大,后端調理采樣回路就越簡單。