摘 要：振動(dòng)傳感器在我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械產(chǎn)品加工等領(lǐng)域有著較廣泛的使用，能夠用于檢測(cè)不同狀態(tài)下力和加速度的相應(yīng)數(shù)值變化。本文基于振動(dòng)傳感器的工作原理進(jìn)行概述，從接收原理、所測(cè)機(jī)械量、變換原理、物理過(guò)程等因素將傳感器進(jìn)行分類，挑選出典型的五類傳感器進(jìn)行原理及應(yīng)用的分析，希望為我國(guó)的振動(dòng)傳感器領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用形式。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)傳感器;相對(duì)式;慣性式

引言：振動(dòng)傳感器可以在諸多領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行對(duì)力的檢測(cè)，但在機(jī)械的接收原理上，卻只有慣性式和相對(duì)式兩個(gè)方面，不過(guò)由于不同的變換方法，可將傳感器按照不同方法去進(jìn)行分類?，F(xiàn)代社會(huì)下所用到的振動(dòng)測(cè)量能夠被用到的傳感器早已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的獨(dú)立機(jī)械測(cè)量形式，新時(shí)代下的表達(dá)中它更像是在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中存在的某一個(gè)小環(huán)節(jié)，并且能夠在后續(xù)的流程中和其他環(huán)節(jié)有著緊密的關(guān)聯(lián)。

1.振動(dòng)傳感器的概述及分類

1.1振動(dòng)傳感器的概述

振動(dòng)傳感器顧名思義是根據(jù)振動(dòng)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的傳感機(jī)制，其能夠檢測(cè)到不同狀態(tài)下的力的變化，將此種變化根據(jù)一定的傳感機(jī)制轉(zhuǎn)化為一種可傳輸?shù)男盘?hào)，傳導(dǎo)到最終能夠接收到此信號(hào)的電子元件上，由此形成對(duì)力的檢測(cè)。當(dāng)然也有利用其它材料或方式來(lái)對(duì)力和加速度進(jìn)行應(yīng)力采集的方法，其檢測(cè)過(guò)程中采用的設(shè)備也可被稱為傳感器。

因?yàn)閭鞲衅鞯膬?nèi)部作用機(jī)理不同導(dǎo)致其形式呈現(xiàn)多樣化，比如因機(jī)電變換原理不同將會(huì)使傳感器輸出電量也有不同的變化趨勢(shì)，這對(duì)于傳感器的類型有著很大的促進(jìn)分化作用。不過(guò)一般情況下，根據(jù)不同種類的機(jī)電變換原理下制作出的傳感器也都會(huì)有著相應(yīng)的特色，在其運(yùn)行中必須要搭配上專門的測(cè)量線路，否則測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)有較大的偏差，致使最終產(chǎn)品的巨大失誤。

1.2振動(dòng)傳感器的分類

振動(dòng)傳感器的分類可以根據(jù)不同的功能屬性進(jìn)行劃分，不同功能屬性下的劃分方式能夠制作出的傳感器數(shù)量也會(huì)不相同，比如按照機(jī)械性的接收原理劃分只可分為慣性式和相對(duì)式兩種，但如果按照機(jī)電性的變換原理去做以區(qū)分則可分為壓電式、電動(dòng)式、電容式、光電式等眾多類型，按照所測(cè)機(jī)械量去做以劃分則可分為速度傳感器和位移傳感器等。不同種的劃分方式對(duì)于傳感器基本的作用機(jī)理并沒(méi)有改變，只是通過(guò)不同渠道去達(dá)成了最終將變力數(shù)值進(jìn)行傳輸傳感的目標(biāo)[1]。

2.典型振動(dòng)傳感器的具體原理及應(yīng)用

2.1慣性式速度傳感器

慣性式速度傳感器測(cè)量的是絕對(duì)速度振動(dòng)量，頻率下限受固有頻率限制，不能到零。頻率上限受安裝共振頻率及線圈阻抗特性限制，全部質(zhì)量都附加給被測(cè)物體，慣性式速度傳感器具有靈敏度高、信噪比強(qiáng)的特點(diǎn)，且輸出阻抗小、輸出直接就是電壓量，可直接測(cè)量，而且橫向靈敏度較小，能夠測(cè)量的頻率范圍較寬。因此在振動(dòng)試驗(yàn)中，對(duì)中頻小位移情況，一般使用慣性式速度傳感器。

2.2相對(duì)式電動(dòng)傳感器

相對(duì)式的電動(dòng)傳感器在國(guó)人的日常生活中也較為常見(jiàn)，屬于典型的振動(dòng)傳感器類型之一，它是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理研發(fā)出的一種電動(dòng)傳感機(jī)制，能夠通過(guò)相應(yīng)導(dǎo)體規(guī)律的在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將運(yùn)動(dòng)后所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)收集起來(lái)，然后去根據(jù)電勢(shì)能的高低差來(lái)作為信號(hào)，最終傳導(dǎo)給接收信號(hào)的裝置，由此產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化。相對(duì)式電動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其整體結(jié)構(gòu)是由固定部分、拱形彈簧片部分、可動(dòng)部分等三部分組成，該結(jié)構(gòu)能夠?qū)Υ艌?chǎng)中產(chǎn)生的電勢(shì)信號(hào)有較高的探查敏銳度。

2.3壓電式加速度傳感器

壓電式加速度傳感器可以說(shuō)是生活中最為常見(jiàn)的一種傳感安置，鼠標(biāo)、手柄、報(bào)警器中都是采用的壓電式的作用原理，其獨(dú)特的原理機(jī)制影響了眾多生產(chǎn)工藝，所以在工業(yè)生產(chǎn)中又被稱作壓電加速度計(jì)。雖然應(yīng)用廣泛，但其實(shí)歸根結(jié)底也是慣性式的一種表現(xiàn)方式，它能夠通過(guò)將石英晶體進(jìn)行壓電效應(yīng)來(lái)引起加速度表針的振動(dòng)，從而使壓電元件接收到力的變化信號(hào)，最終將加速度傳感到相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制裝置中，并作出反應(yīng)。

具體應(yīng)用中比如電腦在較為顛簸的環(huán)境下，或是不小心摔了之后造成電腦硬盤不可逆的產(chǎn)生損壞，壓電式加速度傳感器能夠?qū)⒂脖P里的數(shù)據(jù)大部分做以保護(hù)。另外在數(shù)碼相機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造中也有加速度傳感器的存在，能夠根據(jù)不同的振動(dòng)去相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)聚焦[2]。

2.4電容式傳感器

電容式傳感器能夠?qū)⒆兓瘮?shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N數(shù)值，從而將自身電容進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)槠浔旧硪彩谴嬖诳勺兓康碾娙萜?，所以在電容量的轉(zhuǎn)化中能夠很好的將測(cè)量數(shù)值進(jìn)行展現(xiàn)，由此作為它的作用機(jī)理。電容式傳感器在進(jìn)行傳感過(guò)程中有著體積小、響應(yīng)好、分辨率高等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中的表現(xiàn)較為亮眼，因而被廣泛應(yīng)用于加速度、位移、成分含量等檢測(cè)領(lǐng)域，對(duì)檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)展起到促進(jìn)作用。

2.5電渦流式傳感器

電渦流傳感器從原理上看，它是一種結(jié)合了相對(duì)式和非接觸式的傳感器，能夠通過(guò)傳感器和被測(cè)物體間的信號(hào)交流來(lái)測(cè)定出兩方之間的距離變化，該變化在裝置中生成振動(dòng)，由此形成電渦流式傳感。電渦流傳感器主要應(yīng)用于靜位移的測(cè)量、振動(dòng)位移的測(cè)量等方面，能夠在較為復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行良好運(yùn)作。

結(jié)論：綜上所述，對(duì)振動(dòng)傳感器的應(yīng)用進(jìn)行分析，可得出以下結(jié)論。振動(dòng)傳感器的概述、分類決定了其具體用途，幾種典型的傳感器主要包括慣性式速度傳感器、相對(duì)式電動(dòng)傳感器、壓電式加速度傳感器、電容傳感器、電渦流式傳感器等，皆能夠在實(shí)際應(yīng)用中為生產(chǎn)生活取得較好進(jìn)步，有利于國(guó)人經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝妍，付宇豪，徐芬.輸電導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用性能研究[J].武漢輕工大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，37（03）：90-97.

[2]楊里平，沈超，黃煒平.汽輪機(jī)振動(dòng)傳感器故障診斷及校驗(yàn)儀的研發(fā)與應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器，2017（06）：179-182.

作者簡(jiǎn)介：

盧偉，1984年3月，男，浙江嘉興人，本科，工程師，環(huán)境試驗(yàn)工程方向