振动传感器如何测量加速度以跟踪机器的健康状况？

　　机器的状态监视与较大的预测性维护程序密切相关。预测性维护的目标是通过主动监视对机器功能至关重要的那些组件，来减少或完全消除突然的灾难性机器故障。通过监视诸如电动机，风扇，泵等组件以及诸如轴承之类的其他组成组件，跟踪诸如温度和振动之类的参数，并使用算法来分析以这种方式收集的数据，可以避免发生故障。

　　状态监测中最常用的技术之一是振动分析。基本上，此方法使用传感器来监视机器和机器组件中的振动。然后，该振动数据将进行进一步分析，以确定是否存在偏离正常操作的情况，以及是否以及需要哪种干预措施。

　　典型的振动传感器基于许多技术，包括压电陶瓷等。

　　振动传感器被广泛用于测量振动。典型的振动传感器将测量诸如旋转设备（例如电动机和泵）之类的机器部件的轴和轴承的振动。振动传感器本身基于几种不同类型的操作技术，包括最常见的基于加速度计的技术。其他振动传感器使用应变计，麦克风或基于压力的传感器或其他类型的测量技术进行操作。

　　那么，振动传感器如何工作？加速度传感器是最常见的振动传感器的核心。所有的加速度计都测量加速度，这是一种力。本质上，它测量对象的运动程度。因此，从某种意义上说，不是直接测量振动，而是检测到的被识别为振动的力。

　　振动传感器的最常见类型之一是使用陶瓷压电传感器或加速度计。加速度计使用由压电效应产生的电压来测量物理对象的动态加速度。基本上，某些材料具有响应机械应力产生电压的能力。这些材料或晶体构成振动传感器中使用的加速度计的中心部分。因此，加速度会传递到加速度计内部的质量，然后在压电晶体上产生比例力。晶体上的此力产生与该力成比例的电荷，即加速度。

　　该图说明了集成电子压电（IEPE）加速度计如何输出与压电晶体上的振动力成比例的电压信号。（图片来源：National Instruments）

　　基于压电的加速度计具有许多优点。首先，它们的高频响应，在很宽的频率范围内的线性度和较宽的带宽有助于测量高频振动。其次，在工业应用中，振动传感器通常具有确保长期可靠运行的一些功能。这些包括宽的工作温度范围，许多不同的包装选项以及长期稳定性。

　　选择正确的振动传感器首先要了解要测量的预期信号特性以及必须考虑的任何环境因素，例如温度范围或危险环境。由此可以知道传感器需要的灵敏度范围和频率范围。灵敏度范围取决于知道传感器可能会遇到的预期振动幅度。同样，频率范围也可以从要监视的机器或组件的过去频率数据中估算或得知。