振动传感器选型，锁定这5个指标

工欲善其事，必先利其器。为了精准有效开展振动测量工作，北交振安技术团队高度重视检测装置选型。振动传感器作为试验系统中最前端的敏感装置，其稳定性和精确度对整个试验结果具有至关重要的影响。

想做好振动传感器选型，需要重点关注与振动信号的频率及幅值密切相关的参数，即根据频率范围、量程、灵敏度、噪声与分辨率、环境影响等关键指标进行精准选型。

01 频率范围

选择加速度传感器的频率范围应高于被测试件的振动频率，有倍频分析要求的加速度传感器频率响应要更高。

常见的压电型（亦称为ICP或IEPE型）加速度传感器需要输入24V、4~24mA的激励才能正常工作。这种传感器由于其内置IC电路，低频特性很难做到极低。一般情况下，其低频下限是0.5Hz左右。如果特别关注振动的低频成分，电容型零频加速度传感器是一个不错的选择，因为其低频下限可低至0Hz。

此外，加速度传感器的质量、灵敏度与使用频率成反比，灵敏度高，质量大，使用频率低，这也是选择的技巧。

02 量程

振动加速度传感器的量程或测量范围，即传感器所能检测的振动加速度的最大值与最小值。为确保传感器覆盖测试信号的全程范围，其测量最大值应大于振动信号的最大值，而测量最小值应小于振动信号的最小值。

若被测对象的振动信号超过传感器的测量最大值，将导致传感器信号输出超负荷。为避免此类情况，通常会选择根据振动量级的最大值进行传感器选型，并保留一定的冗余量。例如，传感器最大量程应为振动最大值的2倍以上。

分析传感器测量最大值的目的是防止超负荷，而分析最小值则是旨在获取有效的振动加速度信号，避免真实的振动信号被传感器的输出噪声所掩盖。

03 灵敏度

加速度传感器的灵敏度，是指传感器输出信号与振动加速度之间的比例关系。

压电加速度传感器的灵敏度，根据传感器输出类型分为：电荷灵敏度和电压灵敏度。制造商在产品介绍或说明书中一般都给出传感器的灵敏度和参考量程范围，目的是让用户在选择不同灵敏度的加速度传感器时，能便捷地选出合适的产品。

最小加速度测量值亦称最小分辨率，考虑到后级放大电路噪声的问题，应尽量远离最小可用值，以确保最佳信噪比。

最大测量极限要考虑加速度传感器自身的非线性影响，以及后续仪器的最大输出电压。一般信号电压值/测试系统本底噪声电压值，至少要达到10倍以上，才能获得比较好的信噪比。

04 噪声与分辨率

振动加速度传感器的噪声水平，是指传感器输出信号中所包含的噪声信号的级别。噪声通常决定了传感器能够测量的最小值，分辨率则确定了传感器所能测量的最小变化量。在明确了量程、频率范围的上下限和灵敏度之后，可以进一步通过分辨率来挑选适宜的传感器。

根据参数可知，灵敏度与量程、分辨率呈反比关系，即灵敏度越大，量程与分辨率越小。在满足量程、频响范围、信噪比适宜的前提下，可以选择分辨率较低的传感器，用以提高测试精度。

05 环境影响

某些测试现场的环境较为恶劣，要考虑防水、高温、强磁电场及地电回路等诸多要素，这些均会给测量带来较大的影响。

有人可能会问，能否选用常规非隔离型传感器，并在安装过程中采取抗干扰或绝缘措施？事实上，这种做法也是可行的。但在短期检测场景中，我们需要考虑到现场安装和部署的工作量。

显然，采用隔离型传感器可以缩短试验准备时间，提高试验效率。在长期监测的场景中，我们需要重点关注传感器的长期工作稳定性，因而隔离型传感器同样是更为合适的选择。

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如何选择振动传感器？实现设备健康监测和预测性维护的第一步

随着工业设备的日益复杂和关键性的增加，设备健康监测和预测性维护成为保障生产效率和设备可靠性的关键要素。而振动传感器作为常用的监测工具，在设备健康监测中扮演着重要角色。

图.设备监测（iStock）

本文将介绍如何选择振动传感器，以实现设备健康监测和预测性维护的第一步。

第一步：了解预期信号特性

在选择振动传感器之前，我们需要了解要测量的预期信号特性。这包括振动幅度和频率范围。通过分析历史振动数据或了解设备的振动特征，可以对预期的振动幅度和频率范围有所了解。这样可以为选择合适的传感器提供参考，确保传感器的灵敏度和频率响应能够满足实际监测需求。

第二步：考虑环境因素

除了预期信号特性，环境因素也需要考虑。不同的工作环境可能存在温度变化、潮湿、腐蚀等条件，这对振动传感器的选择和使用提出了要求。在高温环境下，需要选择耐高温的传感器，以确保其性能和可靠性。对于特殊环境，如爆炸危险区域或腐蚀性环境，需要选择相应的防爆或防腐蚀传感器，以确保安全和稳定的监测。

第三步：考虑安装和连接方式

振动传感器的安装和连接方式对于准确的监测结果至关重要。传感器应能够固定在设备上并保持稳固，以确保准确的振动测量。安装位置应选择在与振动最为相关的位置，例如轴承或旋转部件附近。此外，传感器的连接方式应方便和可靠，以确保数据传输的稳定性和实时性。

图. 将传感器安装在设备关键位置（PreMaint）

第四步：选择适合的传感器类型

振动传感器的类型多种多样，包括基于加速度计的传感器、应变计、麦克风或压力传感器等。根据不同的应用需求和测量对象，选择适合的传感器类型。基于加速度计的传感器是常见的选择，具有良好的高频响应和较宽的带宽，适用于测量高频振动。而应变计适用于测量大振幅低频振动，麦克风或压力传感器适用于某些特定的应用场景。

选择振动传感器是实现设备健康监测和预测性维护的第一步。通过了解预期信号特性、考虑环境因素、选择适当的安装和连接方式以及选择合适的传感器类型，可以确保振动传感器的准确性和可靠性。与PreMaint软件平台结合使用，可以实现全面的设备监测和预测性维护，提高设备的可靠性和生产效率。设备健康监测和预测性维护的第一步就是选择合适的振动传感器，为后续的数据收集和分析奠定基础。

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