如何使用加速度计测量振动

加速度计用于测量给定物体的振动加速度。它们有多种用途，从通过测量重力加速度找到物体的倾斜角度，到简单地确定物体改变速度的快慢。由于加速度计易于使用并且可以在较宽的频率范围内运行，因此它们被用于监控各种各样的机械，包括电机、泵、风扇、压缩机、涡轮机，以及多个行业中的许多其他旋转式和往复式机器。

什么是加速度计？

首先，我们要明晰加速度的简单含义，加速度描述了速度的变化。

因此，加速度计是一种用于测量加速度以及作用在物体上的不同力的小型机电设备。加速度计可以监测静态力和动态力。静态力，如重力和摩擦力，是不会改变物体的方向或位置并保持均匀的力。

相比之下，动态力会改变物体的方向或位置，并且不可预测。加速度计非常有用，因为它们可以检测加速度的变化并将其转换为振动测量值。加速度计（加速度传感器）使用电信号测量振动，从而可以了解机械的状况。

加速度计如何运作？

加速度计的运作原理是从已安装的传感器输出电子信号以测量动态或静态加速度。加速度计中的传感器的类型将最终决定加速度计本身对加速度的反应方式。

例如，当使用压电加速度计测量加速度时，压电传感器（晶体）的内部会受到应力。反过来，压力会导致传感器产生与作用在物体上的力成比例的电荷。通过这种方式，加速度计可以感应物体何时进行任何类型的运动，测量推动物体的力，并输出与感应到的加速度成比例的电信号。  MEMS 加速度计也是如此。

加速计传感器

如前所述，加速计传感器可以根据类型测量各种加速度。出于上述目的，四种主要类型的加速度计传感器已投入使用。

1. 压电传感器

压电加速度计使用所谓的压电效应，即仪器在承受压力后产生电荷。此类传感器比其他类型的加速度计（例如压阻加速度计）灵敏得多。压电加速度计是工业应用中最常用于测量振动和冲击的传感器。此类传感器的缺点是它们采用了交流耦合的形式，这意味着它们无法测量重力等静态力。

2. 压阻传感器

压阻加速度计的运作原理是，根据作用在其上的力按比例增加其电阻。虽然它们不如压电加速度计灵敏，但压阻设备已被证明在汽车行业特别有用。它们通常用于车辆碰撞测试，以确定可测量的力的数量。

3. 电容传感器

最常见的加速度计类型是电容加速度计。为了计算出物体的加速度，电容传感器测量电容的变化，电容是物体以电荷形式存储能量的能力。当电容传感器检测到加速度时，传感器的隔膜开始移动，从而改变内部电容器极板之间的距离。这有助于生成已产生的加速度的读数。

4. 微机电系统（MEMS）

MEMS 加速度计在纳米级别下运行。  极板间位移的微小变化会改变电容，电容的变化与加速度成正比。  最常见的是，MEMS 在手机中用于确定手机的握持方式和方向。   当在工业环境中用于测量机械振动时，它们会进行同样的工作，而与手机应用相比，它们可以承受更大的温度极限并具有更宽的频率响应范围。  为了获得压电加速度计的响应范围，通常将 MEMS 加速度计配对使用，一个 MEMS 捕获 < 2000Hz 的低频，另一个 MEMS 捕获 >1000Hz 的高频。  重叠的部分在MEMS加速计组件内得到协调。  由于形制小巧，MEMS 加速度计通常以三轴排列方式组装，以便测量三个方向的加速度。

用加速度计测量振动

加速度计通过监测加速度并将其转换为电压来测量振动。通常将其安装在设备上以测量运行频率大于 60 Hz 的机械振动。  在 60 Hz 或更低频率的机器上，通常使用加速度积分成速度来识别任何不合常规的情况。  对于以 60 Hz 或低于 60 Hz 的频率运行的机器，积分速度的信号比纯加速度信号具有更好的信噪比。当使用加速度计测量振动时，尤其是在工业环境中，压电加速度计或许是最理想的选择。压电加速度计可分为两种类型——高阻抗加速度计和低阻抗加速度计。

高阻抗压电加速度计具有独特的电荷输出，可通过电荷放大器或阻抗转换器转换为电压。在这种加速度计中，电荷直接连接到测量仪器。与低阻抗加速度计不同，高阻抗加速度计可用于高温情况。

低阻抗类型使用与高阻抗加速度计相同的压电传感器，但具有更小的内置电荷电压转换器。与高阻抗加速度计相比，它们具有较低的输出噪声和较宽的频率范围。因此，低阻抗加速度计在工业环境中更常见，用于帮助识别旋转式和往复式机械中的振动问题。

为什么要监测振动？

振动监测是公司防止计划外停机的最佳方法。不可预测的机械问题或故障可能会耗费企业的时间、金钱和资本。通过监测机械的振动，您可以在机械发生故障或严重损坏之前，在机械流程中得到关于任何异常趋势的预警。 振动监测系统 可以使用囊括了加速度计和变送器的各种工具来帮助记录和共享数据，让您能够高效地运行机械。

寻找合适的加速度计

根据您的需要选择合适的加速度计涉及许多不同的方面。根据您要测量的特性和相关机械，您在做出选择之前需要考虑许多决定性因素。

在 Metrix，多年来，我们一直在创造技术和服务来帮助测量振动和识别潜在问题。无论您是在寻找适用于您机器的新型加速度振动传感器，还是只需要安装方面的帮助，我们都可以提供帮助。如需了解有关我们所提供的振动监测产品的更多信息或询问有关加速度计技术的更多问题，请立即联系我们。