如果涉及傳感器，則可能是測(cè)量地震的***次振動(dòng)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(dòng)有兩個(gè)方面：
振動(dòng)監(jiān)測(cè)
基于傳感器數(shù)據(jù)的維護(hù)以避免將來(lái)出現(xiàn)問(wèn)題
隨著機(jī)器或機(jī)器內(nèi)的電子元件和組件開(kāi)始前后移動(dòng)，振動(dòng)阻礙了能量的平穩(wěn)流動(dòng)。流動(dòng)被中斷，因此噪音和震動(dòng)。通常由于某種應(yīng)力而導(dǎo)致過(guò)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(guò)程中。
為什么監(jiān)測(cè)振動(dòng)?工業(yè)機(jī)械產(chǎn)生的振動(dòng)是機(jī)械健康的重要指標(biāo)。振動(dòng)分析用作確定機(jī)器狀況和問(wèn)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(dòng)歷史。隨著時(shí)間的推移監(jiān)測(cè)振動(dòng)水平可以在嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)生之前預(yù)測(cè)問(wèn)題。
振動(dòng)監(jiān)測(cè)和分析的關(guān)鍵是機(jī)器安裝的傳感器。表示由振動(dòng)監(jiān)視器檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)的三個(gè)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(dòng)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(hào)電平。
位移傳感器用于測(cè)量軸運(yùn)動(dòng)和內(nèi)部間隙。非接觸式接近傳感器感測(cè)軸相對(duì)于軸承或其他支撐結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。傳感器用于低頻(1至100 Hz)測(cè)量，并測(cè)量通常在套筒軸承機(jī)器設(shè)計(jì)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(wèn)題，更適用于滾動(dòng)軸承機(jī)器設(shè)計(jì)。壓電傳感器產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)成比例的輸出。
速度傳感器用于低到中頻測(cè)量(1到1000 Hz)，可用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè)和平衡操作。它們對(duì)高頻振動(dòng)的敏感度低于加速度計(jì)，因此不易受放大器過(guò)載的影響。過(guò)載會(huì)影響低幅度，低頻率信號(hào)。傳統(tǒng)的速度傳感器使用電磁線圈和磁鐵系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生速度信號(hào)。如今，壓電速度傳感器由于其改進(jìn)的性能和堅(jiān)固的特性而變得越來(lái)越流行。
加速度計(jì)是大多數(shù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的***選運(yùn)動(dòng)傳感器。它們可測(cè)量從低到高的頻率，并可用于各種通用和專用設(shè)計(jì)。壓電加速度計(jì)可靠，通用，在頻率和幅度范圍內(nèi)無(wú)與倫比，是機(jī)械監(jiān)測(cè)的熱門產(chǎn)品。
選擇三種類型中的任何一種時(shí)，請(qǐng)務(wù)必提出以下問(wèn)題：
什么是振動(dòng)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(chǎng)(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(duì)于振動(dòng)分析和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，請(qǐng)查看具有AC或電荷輸出的傳感器。對(duì)于連續(xù)監(jiān)測(cè)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(dòng)傳感器時(shí)必須考慮五個(gè)主要特征：測(cè)量范圍，頻率范圍，精度，橫向靈敏度和環(huán)境條件。測(cè)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(shí)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(cè)量，精度通常表示為器件整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)允許誤差的百分比。橫向靈敏度是指與被測(cè)量的力正交的力對(duì)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(duì)于環(huán)境條件，應(yīng)考慮溫度等因素，以及振動(dòng)傳感器能夠處理的***大沖擊和振動(dòng)。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(jí)，與振動(dòng)傳感器可以測(cè)量的振動(dòng)或加速度有多大不同。
注釋
示例查看振動(dòng)傳感器的示例，MiniSense 100Measurement Specialties，Inc。的振動(dòng)傳感器(圖1)是一種低成本的懸臂式振動(dòng)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(jiān)固耐用的柔性PVDF傳感元件可承受高沖擊過(guò)載。
圖1：MiniSense 100振動(dòng)傳感器是一種懸臂梁加速度計(jì)，可檢測(cè)連續(xù)或沖擊振動(dòng)或沖擊(由Measurement Specialties提供)。
這些傳感器可用于檢測(cè)洗衣機(jī)負(fù)載不平衡，車輛運(yùn)動(dòng)傳感器，防盜裝置，生命體征監(jiān)控和篡改檢測(cè)等應(yīng)用中的連續(xù)振動(dòng)或突然沖擊。功能包括：
高電壓靈敏度(1 V / g)
共振超過(guò)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(gè)功能豐富的例子是ADI公司的ADIS16223數(shù)字三軸振動(dòng)傳感器(圖2)振動(dòng)傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)將公司的iMEMS傳感技術(shù)與信號(hào)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(wèn)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(dòng)傳感器(由ADI公司提供)。
在這種情況下，內(nèi)部時(shí)鐘在數(shù)據(jù)捕獲事件期間驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，這消除了對(duì)外部時(shí)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(cè)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(dòng)分析，沖擊檢測(cè)和事件捕獲，狀態(tài)監(jiān)測(cè)，機(jī)器運(yùn)行狀況，儀表診斷，安全關(guān)閉檢測(cè)，安全檢測(cè)，包括篡改檢測(cè)。
同樣值得考慮的是，特別是對(duì)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(lái)自機(jī)械振動(dòng)的其他浪費(fèi)的能量轉(zhuǎn)換為可用的電能。Volture通過(guò)使用通常脆性的壓電材料來(lái)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(dòng)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(méi)有焊接線的堅(jiān)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(cè)網(wǎng)絡(luò)傳感器
基于狀態(tài)的維護(hù)傳感器
無(wú)線HVAC傳感器
移動(dòng)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(dòng)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)此目的的***有效方法是使用加速度計(jì)測(cè)量振動(dòng)，捕獲數(shù)據(jù)，并對(duì)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(gè)例子是120Hz AC電動(dòng)機(jī)或60Hz電器。但是，大多數(shù)應(yīng)用需要某種形式的振動(dòng)表征才能成功。
如果您不知道振動(dòng)頻率含量和振幅水平是什么，Midé提供振動(dòng)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(dòng)環(huán)境中。只需使用任何可用的方法將其連接到振動(dòng)結(jié)構(gòu)(建議使用雙面膠帶)，點(diǎn)擊一個(gè)按鈕并等待錄制完成。接下來(lái)，將Slam Stick插入U(xiǎn)SB端口并下載數(shù)據(jù)就像記憶棒一樣。
振動(dòng)分析是機(jī)械維護(hù)的重要組成部分。通過(guò)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(dòng)傳感器時(shí)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(dòng)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。