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测振仪
定义

    测振仪(vibrometer),是测量振动系统的振幅、速度、加速度和频率等的量仪。

测振仪工作原理

    现在的测振仪一般都采用压电式的,结构形式大致有二种:
    1、压缩式;
    2、剪切式。
    测振仪原理是利用石英晶体和人工极化陶瓷(PZT)的压电效应设计而成。当石英晶体或人工极化陶瓷受到机械应力作用时,其表面就产生电荷,所形成的电荷密度的大小与所施加的机械应力的大小成严格的线性关系。同时,所受的机械应力在敏感质量一定的情况下与加速度值成正比。在一定的条件下,压电晶体受力后产生的电荷与所感受的加速度值成正比。
  产生的电荷经过电荷放大器及其它运算处理后输出就是我们所需要的数据了:
    Q = dij·F = dij·M·a
    式中:Q —— 压电晶体输出的电荷。
          dij——压电晶体的二阶压电张量。
          m —— 加速度的敏感质量。
          a —— 所受的振动加速度值。
    测振仪压电加速度计承受单位振动加速度值输出电荷量的多少,称其电荷灵敏度,单位为pC/ms-2或pC/g(1g=9.8ms-2)。测振仪压电加速度计实质上相当于一个电荷源和一只电容器,通过等效电路简化以后,则可换算出加速度计的电压灵敏度为:
    Sv=SQ/Ca
    Sv——加速度计的电压灵敏度  mV/ms-2
    SQ——加速度计的电荷灵敏度  pC/ms-2
    Ca——加速度计的电容量      pF
    测振仪压电式速度传感器,它是通过在压电式加速度传感器上加一个积分电路,通过将加速度信号积一次分,可以得到振动的速度值!

测量方法判定

    1、应用测振仪对设备进行状态检测,虽不能作为设备大修周期确定的惟一依据,但作为参考条件确是非常必要的。由于水泵、风机等设备的转速较低,因此,振动对其造成的危害不是惟一的。比如有些时候用测振仪检测没有问题,但叶轮腐蚀严重,也需做大修。所以,确定设备大修周期应从测振仪检测结果、设备运行累计台时及效率等诸方面情况来综合考虑。
    2、应用测振仪检测,作为设备大修后的验收手段同样是非常必要的。需要指出的是,由于设备的新旧程度不一,故对其验收的检测值也不做统一规定,应以被验收泵组大修前的检测值为依据,修后值验收的检测值也不做统一规定,应以被验收泵组大修前的检测值为依据,修后值应低于修前值。另外,应用测振仪还可以发现泵组安装问题(包括对中不好、地脚螺栓长期运行松动),以及机泵气穴现象等。
    总之,测振仪与其它检测仪器配合使用,有利对设备的运行状态进行分析。如测振仪与油质分析仪、电动机故障检测仪等仪器配合使用,能更准确地判断设备的运行情况。

测振仪分类

    分类:机械式,惯性式,激光式,电动式测振仪,常用电动式。
    1、电磁式测振仪(速度传感器)
    结构:永久磁铁,线圈框架,片状弹簧,结构原理图如下:

    2.电感式测振仪(位移传感器)
    结构原理:外壳的铁芯上绕有电磁线圈,通以高频交流电,由软弹簧支撑的大惯性质量与铁芯间有δ间隙。振动时,δ变化→线圈周围的磁通变化→电动势变化对调制波形滤波后可得δ(近似于外壳位移)的变化曲线。
    3.电容式测振仪(位移传感器)
    结构原理:平弹簧与定片构成电容的两极,惯性质量与平弹簧相连,定片随基座,见下图:

    特点:可测10–500Hz的振动位移灵敏度高,结构简单温湿度对测量影响大。
    4.压电式测振仪(加速度传感器)
    结构原理:惯性块,片簧,压电晶体(钛酸钡,镐钛酸铅,石英),压紧旋盖,电极压电晶体预压紧力的控制。
    特点:量程大,灵敏度高,体积小,质量轻,受温湿度影响较大,需和高阻抗的前置放大器配用。
    5.激光
    激光全息方法、激光多普勒测振就是新型的空间分辨率很高、非接触式的测量技术。
    激光多普勒测振原理:当波源向着接收器移动时,波源和接收器之间传递的波将发生变化,波长缩短,频率升高;反之,当波源背着接收器移动时,波源和接收器之间传递的波的波长将变长,频率会降低;这一现象是奥地利的物理学家J.C.Doppler于1842年首先发现的,称为多普勒效应。发生多普勒效应的波可以是声波,也可以是电磁波。利用激光多普勒效应,不仅能测量固体的振动速度,而且也能测量流体(液体和气体)的流动速度。

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