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無線振動傳感器按照工作原理可有哪些分類呢?

發布時間:2020-08-25 點擊量:193
  振動是自然界普遍的現象之一,大至宇宙小至原子粒子,無不存在振動現象。在工程技術領域中振動現象比比皆是,但在很多情況下振動是有害的,例如:振動降低加工精度和光潔度,加劇結構件的疲勞和磨損,在車輛和航空領域中機體及結構件的振動不但會影響駕駛員的操作和舒適度,嚴重情況下還會引起機體、結構件的斷裂甚至解體。
  無線振動傳感器則主要運用于燃氣設備,可感測地震等災害并及時切斷燃氣或電源防止二次災害發生。振動傳感器主要應用于燃氣設備,可感測地震等災害并及時切斷燃氣或電源防止二次災害發生振動傳感器測量振動的方式很多。
  無線振動傳感器按工作原理可分為壓電式、壓阻式和電容式。
  1、壓電式無線振動傳感器
  壓電式傳感器是通過利用某些特殊的敏感芯體受振動加速度作用后會產生與之成正比的電荷信號的特性,來實現振動加速度的測量的,這種傳感器一般都具有測量頻率范圍寬、量程大、體積小、重量輕、結構簡單堅固、受外界干擾小以及產生電荷信號不需要任何外界電源等優點,它大的缺點是不能測量零頻率信號。
  1)按敏感芯體材料
  按敏感芯體材料分為壓電晶體(一般為石英)和壓電陶瓷兩類。壓電陶瓷比壓電晶體的壓電系數要高,而且各項機電系數隨溫度時間等外界條件的變化相對較小,因此一般更常用的是壓電陶瓷。
  2)按敏感芯體結構形式
  按敏感芯體結構形式分為壓縮式、剪切式和彎曲變形梁式。壓縮式結構簡單,價格便宜,但是不能有效排除各種干擾;剪切式受干擾影響小,目前為常用,但是制造工藝要求較高,所以價格偏高;彎曲變形梁式比較少見,其結構能夠產生較大的電荷輸出信號,但是測量頻率范圍較低,受溫度影響易產生漂移,因此不推薦使用。
  3)按信號輸出的方式
  按信號輸出的方式分為電荷輸出式和低阻抗電壓輸出式(ICP)。電荷輸出式直接輸出高阻抗電荷信號,必須通過二次儀表轉換成低阻抗電壓讀取,而高阻抗電荷信號較容易受干擾,所以對測試環境、連接線纜等的要求較高;而ICP型傳感器內部安裝了前置放大器,直接轉換成電壓信號輸出,所以相對有信號質量好、噪聲小、抗干擾能力強、能實現遠距離測量等優點,目前正逐步取代電荷輸出式傳感器。
  2、壓阻式無線振動傳感器
  壓阻式傳感器的敏感芯體為半導體材料制成電阻測量電橋來實現測量加速度信號,這種傳感器的頻率測量范圍和量程也很大,體積小重量輕,但是缺點也很明顯,就是受溫度影響較大,一般都需要進行溫度補償。
  3、電容式無線振動傳感器
  電容式傳感器中一般有個可運動質量塊與一個固定電極組成一個電容,當受加速度作用時,質量塊與固定電極之間的間隙會發生變化,從而使電容值發生變化。它的優點很突出,靈敏度高、零頻響應、受環境(尤其是溫度)影響小等,缺點也同樣突出,主要是輸入輸出非線形對應、量程很有限以及本身是高阻抗信號源,需后繼電路給予改善。
  相比之下,壓電式傳感器應用更為廣泛一些,壓阻式也有一定程度的應用,而電容式主要于低頻測量。
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