振动检测仪表与系统

3振动检测仪表原理、结构和应用3.1振动检测仪表原理、结构3.1.1振动检测概述振动传感器是将机械振动量转换为成比例的模拟电气量的机电转换装置。

传感器至少有机械量的接收和机电量的转换二个单元构成。

机械接收单元感受机械振动，但只接收位移、速度、加速度中的一个量；机电转换单元将接收到的机械量转换成模拟电气量，如电荷、电动势、电阻、电感、电容等；另外，还配有检测放大电路或放大器，将模拟电气量转换、放大为后续分析仪器所需要的电压信号，振动监测中的所有振动信息均来自于此电压信号。

（1）振动传感器种类振动传感器的种类很多，且有不同的分类方法。

按工作原理的不同，可分为电涡流式、磁电式（电动式）、压电式；按参考坐标的不同，可分为相对式与绝对式（惯性式）；按是否与被测物体接触，可分为接触式与非接触式；按测量的振动参数的不同，可分为位移、速度、加速度传感器；以及由电涡流式传感器和惯性式传感器组合而成的复合式传感器，等等。

在现场实际振动检测中，常用的传感器有磁电式速度传感器（其中又以绝对式应用较多）、压电式加速度传感器和电涡流式位移传感器。

其中，加速度传感器应用最广，而大型旋转机械转子振动的测量几乎都是涡流式传感器。

振动传感器设计时采用的机电变换原理不同，在输出电量时也就会有所区别。

振动传感器接收机械量变化信息，转化为电动势变化、电荷变化、电阻变化等电参量变化。

振动传感器的测量线路会接收这些电信号，并放大和转换为分析、显示仪表所能接受的电压信号。

振动传感器在工作原理和工作过程上的这些差别，如振动传感器的不同机械接收原理、不同测量机械量、不同机电变换原理，为振动传感器的种类划分提供了基本依据，是目前振动传感器最主要的三种分类方式。

①振动传感器的机械接收原理有两种，分别是相对式机械接收原理和惯性式机械接收原理，振动传感器按此分类也就是相对式振动传感器和惯性式振动传感器。

相对式机械接收原理：由于机械运动是物质运动的最简单的形式，因此人们最先想到的是用机械方法测量振动，从而制造出了机械式测振仪（如盖格尔测振仪等）。

振动试验机的工作原理都是怎样的呢振动试验机是一种用于模拟真实环境中机械设备或产品在振动条件下的工作状态的试验设备。

其工作原理基于振动力学理论和技术，它可以通过产生控制性的振动信号，使试验样品或系统在受到不同频率、幅值和方向的振动作用时，检测其在振动环境下的动态性能、可靠性以及损伤程度。

1.振动发生器振动发生器是振动试验机的核心组件之一，它通过运用不同的振动激励方式，将电能转化为机械振动能。

常见的振动激励方式包括电动机、液压驱动和气压驱动等。

振动发生器的转速、电流和振动力等参数可以通过仪表面板进行调节和监控。

2.激振器激振器是将振动发生器所产生的振动力传递到试验样品上的装置。

它通常由一个线性电机和一个不锈钢质量块组成，其中电机负责产生振动磁场，将电能转化为机械振动能；质量块作为振动力的载荷，通过传导、辐射或压缩等方式将振动力传递给试验样品。

3.测振传感器测振传感器是用于测量试验样品在振动作用下的振动响应和动态特性的装置。

它可以通过接触法（如加速度计、压电传感器等）或非接触法（如激光干涉仪、激光测振仪等）来实现振动信号的检测和采集。

4.控制系统控制系统是指振动试验机中的一套用于控制、监测和记录试验过程的计算机软硬件系统。

其主要功能是与振动发生器、激振器和测振传感器等设备进行数据通信和控制，并根据预设的振动参数和试验要求，调节振动系统的工作状态，实现试验过程中振动力、频率和幅值的控制和调节。

控制系统还能够对试验数据进行实时监测、分析和存储。

整个振动试验机的工作流程如下：1.在试验之前，根据试验要求设置振动系统的参数，如振动频率、振幅和振动方向等。

2.启动振动试验机，通过电源或操作面板开关来供电。

然后，振动发生器将电能转换为机械能，产生振动力。

3.振动力通过激振器传递给试验样品，使其产生振动。

4.同时，测振传感器将试验样品在振动下的响应信号转化为电信号，并送回控制系统进行数字信号处理。

5.控制系统通过与振动发生器和激振器的通信，实时调整振动系统的工作状态，以达到预设的振动参数。

轴承振动仪表安全操作及保养规程前言轴承振动仪表是一种常见的机械设备监测仪器，常用于检测轴承的运行状态和故障。

在使用过程中，为了保证设备的安全和正常运行，需要遵守一定的操作规程和保养规程。

本文将介绍轴承振动仪表的安全操作及保养规程。

安全操作规程1. 熟悉仪器的基本性能和操作原理在使用轴承振动仪表之前，应该先了解仪器的基本性能和操作原理。

仪器的使用手册可以提供详细的信息，包括仪器的安装、操作、范围、精度、保养和维修等方面。

在使用过程中，应严格按照说明书的要求进行操作。

2. 确保电气安全在使用轴承振动仪表之前，必须确保电气安全。

应检查供电电路、接线和仪器的接地，确保电气连接正确、牢固可靠，并且符合电气安全要求。

在操作仪器时，应小心避免接触电线和元件，尽可能使用安全的电气连接器和工具。

3. 加载和放置样本在操作轴承振动仪表时，样本的加载和放置是至关重要的。

样品必须正确安装，不得存在失稳、飞出和掉落等情况。

在样品装载和卸载过程中，需要使用适当的工具和设备，并严格按照操作手册的要求进行。

4. 避免人为误差在操作仪器过程中，需要尽可能避免人为误差。

应遵循操作手册的要求，按照标准程序进行操作。

避免对样品进行过多的操纵或过度处理，并使用合适的检测方法和参数。

操作时，应尽量减少噪声和振动的干扰，保持仪器的稳定状态。

保养规程1. 定期清洁和维护轴承振动仪表是精密仪器，要保证正常的运行状态必须定期进行清洁和维护。

在清洁过程中，应避免对仪器造成损伤。

使用柔软的干布或特殊的清洁剂进行清洁，不得使用含有酸、碱或溶剂的清洗剂。

同时，应注意清洗仪器的孔口、开关和接口等部位，保持排水畅通。

维护时，应按照操作手册的要求，更换磨损和老化的元件。

2. 正确存放仪器在使用轴承振动仪表前，要确保仪器的正确存放。

仪器应放置在干燥、通风、无尘、无腐蚀性气体的地方，保持仪器的清洁和干燥。

在仪器暂时不用时，应关闭电源并拔下电源插头。

同时，应把探头掩盖包装，以免探头受到损坏。

振动测量仪器知识一、概述（一)用途振动测量仪器是一种测量物体机械振动的测量仪器.测量的基本量是振动的加速度、速度和位移等,可以测量机械振动和冲击振动的有效值、峰值等，频率范围从零点几赫兹~几千赫兹。

外部联接或内部设置带通滤波器，可以进行噪声的频谱分析.随着电子技术尤其是大规模集成电路和计算机技术的发展,振动测量仪器的许多功能都通过数字信号处理技术代替模拟电路来实现。

这不仅使得电路更加简化,动态范围更宽,而且功能和稳定性也大大提高，尤其是可以实现实时频谱分析，使振动测量仪器的用途更加广泛。

（二）分类与特点振动测量仪器按功能来分:分为工作测振仪、振动烈度计、振动分析仪、激振器(或振动台）、振动激励控制器、振动校准器测量机械振动，具有频谱分析功能的称为频谱分析仪,具有实时频谱分析功能的称为实时频谱分析仪或实时信号分析仪，具有多路测量功能的多通道声学分析仪。

振动测量仪器按采用技术来分：分为模拟振动计、数字化振动计和多通道实时信号分析仪。

振动测量仪器按测量对象来分：分为测量机械振动的通用振动计,测量振动对人体影响的人体（响应）振动计、测量环境振动的环境振动仪和振动激励控制器。

●工作测振仪特点通常是手持式，操作简单、价格便宜，只测量并显示振动的加速度、速度和位移等。

以前用电表显示测量值,现在都是用数字显示。

通常不带数据储存和打印功能,用于一般振动测量。

振动烈度计是指专用于测量振动烈度（10 Hz～1000 Hz频率范围的速度有效值）的振动测量仪器。

●实时信号分析仪特点实时信号分析仪是一种数字频率分析仪，它采用数字信号处理技术代替模拟电路来进行振动的测量和频谱分析。

当模拟信号通过采样及A/D转换成数字信号后,进入数字计算机进行运算,实现各种测量和分析功能。

实时信号分析仪可同时测量加速度、速度和位移，均方根、峰值（Peak）、峰—峰值（Peak—Peak)检波可并行工作。

不仅分析速度快，而且也能分析瞬态信号，在显示器上实时显示出频谱变化，还可将分析得到的数据输出并记录下来.●动态信号测试和分析系统特点包含多路高性能数据采集、多功能信号发生、基本信号分析，还可以选择高级信号分析；以及模态分析、故障分析等应用。

振动探测器原理
振动探测器原理是利用振动的感知和测量来检测物体的运动或振荡情况。

振动探测器通常由感应元件和测量系统组成。

感应元件可以是加速度计、压电传感器、光学传感器等。

加速度计是一种常用的感应元件，其工作原理是利用固定在其内部的质量块受到振动时，在坐标轴上产生相对位移，进而导致感应元件内部的电荷变化或电阻变化。

压电传感器则是利用压电效应来感应振动，当物体受到振动时，压电元件会产生电荷或位移，进而生成电信号。

光学传感器则是利用光电二极管或光敏电阻等光学元件，通过接收到的光信号的变化来感应振动。

测量系统则是用来接收、放大和处理感应元件产生的信号。

测量系统根据具体的需要可以有多种形式，包括模拟信号处理电路和数字信号处理器。

在模拟信号处理电路中，信号经过放大、滤波等处理后被转化为测量结果。

数字信号处理器则更进一步，可以利用微处理器或专门的数字处理芯片，将模拟信号转换为数字信号进行处理，并实现更复杂的功能，如数据存储、实时分析等。

根据振动探测器的原理，我们可以通过感应元件的输出信号来分析物体的振动特征，包括振动的强度、频率、相位等。

这些特征可以用于判断物体的运动状态，如是否处于振荡、频率是否稳定等。

同时，振动探测器也可以用于监测物体的结构健康状态，对于预测和预防结构的损坏具有重要意义。

值得注意的是，不同类型的振动探测器适用于不同的应用场景，
需要根据具体需要选择合适的感应元件和测量系统。

此外，振动探测器的精度和可靠性也是值得考虑的因素，因为它们会直接影响到监测结果的准确性和可信度。

MTS8000振动监测和故障诊断系统简介旋转机械是工业应用最广泛的机械，是众多行业的关键设备，这些设备一旦发生故障，将造成巨大的经济损失。

这就要求我们必须对这些设备进行状态监测和故障诊断。

目前国内外对于旋转机械的状态监测系统有以下两种：在线状态监测系统和离线状态监测系统。

仪表监测的主要目的是对机械的运转状态给予准确的判断并做出相应的处理，然而由于仪表与操作员之间的交互能力以及大容量数据分析的能力相对于计算机的差别，使得状态监测系统的应用尤为重要。

大型旋转机械应用在工业现场的许多领域，如：火电厂、水电站、大型泵站、风力发电机组、冶金、石化等。

这些设备一般都是该行业的关键设备，一旦发生故障不仅给企业带来巨大的经济损失，甚至威胁人身安全，生产也将会被迫中断。

因此提升这些设备的信息化管理水平，对企业来说势在必行。

据了解，针对工业企业旋转设备管理所面临的问题，目前主要有北京长城华瑞科技有限公司推出的MTS8000在线状态监测与故障诊断系统。

MTS8000系统是一种高速、全自动、设备无关性的机组运行状态在线监测系统，是长城华瑞最新研发生产的一种集原始信号处理与过程量数据处理于一体的在线状态监测与故障诊断系统。

主要应用于电力、石化、冶金等工业领域中的大型旋转机械设备，适用于水轮发电机组、汽轮发电机组、风力发电机组、大型泵站、电机、水泵、齿轮箱和滚动轴承等机械的在线振动监测分析和故障诊断。

据介绍，MTS8000系统可自动连续地采集与设备安全有关的主要状态参数，并自动形成各种数据库；能够自动识别设备的运行状态，预测和诊断设备的故障；能够实时采集、存储和分析机组运行的状态信息，直观地反映出机组运行的临界状态和平衡状态。

用户通过本系统可以预先诊断机组的运行情况，对机组在运行过程中产生的不正常现象（如：转子不平衡、不对中、轴承损坏、机架松动、轴弯曲以及轴裂等）可以较早的发现，尽早提示用户有针对的检修，从而减少损失。

MTS8000系统具有多种输入输出接口，可以与其他振动监测仪表厂家的设备连接，其接口兼容性较好。

任务4 振动测试技术铁路工程结构的振动试验中，常有大量的物理量如应力（应变）、位移、速度、加速度等，需要进行量测、记录和分析。

由于结构的动应变与静应变的测量元件、测量方法基本相同，不同之处在于需要采用动态应变仪进行量测。

振动参量可用不同类型的传感器予以感受拾起，并从被测量对象中引出，形成测量信号，将能量通过测量线路发送出去，再通过仪器仪表将振动过程中的物理量进行测量并记录下来。

传感器是振动测试系统中的一个重要组成部分，它具有独立的结构形式。

按照被测物理量来分类，传感器可以分为位移传感器、速度传感器和加速度传感器；按照工作原理来分类，传感器可以分为机械式传感器和电测传感器（包括磁电式、压电式、电感式、应变式）两大类。

在本节中，主要介绍各类振动参量测试仪器及传感器的基本原理、构造与使用方法。

一、惯性式传感器惯性式传感器有位移、速度及加速度传感器三种。

它的特点是直接对机械量（位移速度、加速度）进行测量，故输入、输出均为机械量。

常用的惯性式位移传感器有：机械式测振仪、地震仪等。

惯性式传感器的工作原理及其特性曲线在振动传感果中最具有代表性，其他类型传感器大都是在此基础上发展而得到的。

在惯性式传感器中，质量弹簧系统将振动参数转换成了质量块相对于仪器壳体的位移，使传感器可以正确反映振动体的位移、速度和加速度。

但由于测试工作的需要，传感器除应正确反映振动体的振动外，还应不失真地将位移、速度和加速度等振动参量转换为电量，以便用电量进行量测。

一般地，桥梁结构、厂房、民用建筑的一阶自振频率在零点几到十几赫兹之间，这就要求传感器具有很低的自振频率。

为降低an，必须加大质量块m。

因此一般惯性式位移传感器的体积较大也较重，使用时对被测系统有一定影响，特别对于一些质量较小的振动体就不太适用。

当被测对象振动频率与惯性式传感器的固有频率之比变化时，可以测量不同的振动参量。

更接近于物此时，测得的壳体位移接近于物体的位移。

若选用较大的阻尼系数，δ体位移，此时惯性式传感器可用于动位移的测量，故称为位移传感器。