【知識科普】設備振動測量方法

艾美機械

設備振動測量方法：
一、接觸式測量方法
加速度傳感器測量法
原理：加速度傳感器基于壓電效應、壓阻效應等原理，將振動產生的加速度轉換為電信號進行測量。當設備振動時，傳感器內部的質量塊在慣性力作用下產生位移，使敏感元件產生相應的電信號變化，該信號與振動加速度成正比。
特點：具有較高的靈敏度和頻率響應范圍，能測量微小振動到高頻振動，可同時測量多個方向的加速度。但安裝時需考慮傳感器質量對被測對象的影響，且要確保安裝牢固，否則會影響測量精度。
應用：廣泛應用于各類旋轉機械、往復機械、建筑結構等的振動測量，如電機、風機、橋梁等設備的振動監測與故障診斷。
位移傳感器測量法
原理：通過電感式、電容式、渦流式等位移傳感器，將設備振動引起的位移變化轉換為電信號。例如，電感式位移傳感器利用線圈電感隨鐵芯位移的變化來測量振動位移。
特點：能直接測量振動的位移量，對于低頻振動測量精度較高。但測量范圍相對有限，且對安裝環境要求較高，易受外界磁場、電場干擾。
應用：常用于大型機械設備的基礎振動測量、機床工作臺振動測量以及一些對低頻振動較為敏感的結構振動測量。
二、非接觸式測量方法
激光測量法
原理：利用激光的干涉原理或多普勒效應來測量設備的振動。如激光干涉儀通過測量反射光與參考光的干涉條紋變化來計算被測物體的振動位移;激光多普勒測振儀則根據激光照射到振動表面后產生的多普勒頻移來測量振動速度或位移。
特點：具有高精度、非接觸、高分辨率等優點，可測量微小振動和復雜形狀物體的振動，對被測物體無附加質量影響，且抗電磁干擾能力強。但設備價格昂貴，測量時要求被測表面有較好的反光性，且測量范圍受激光束傳播距離和角度限制。
應用：在航空航天、精密機械加工、生物醫學等領域有廣泛應用，如飛機結構件的振動測試、微機電系統(MEMS)器件的振動特性研究。
光學成像測量法
原理：通過高速攝像機或數字圖像相關(DIC)技術對設備振動過程進行成像和分析。高速攝像機記錄下振動物體的運動圖像，通過圖像處理算法分析物體表面特征點的位移和速度，從而得到振動信息;DIC 技術則是通過對比變形前后物體表面的散斑圖像，計算出物體表面的位移場和應變場，進而獲取振動特性。
特點：可實現全場測量，能同時獲取物體表面多個點的振動信息，對于復雜形狀和不規則運動物體的振動測量具有優勢。但測量精度受圖像分辨率和處理算法限制，且需要對被測物體表面進行特殊處理(如制作散斑圖案)以提高圖像識別效果。
應用：在土木工程結構振動測試、材料疲勞試驗以及生物組織力學特性研究等方面有重要應用，如橋梁結構在風荷載作用下的振動測量、生物細胞在力學刺激下的響應研究。

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