趋近式探头和地震式传感器

在各行各业中，振动测量是维护和优化旋转机械的关键环节。对振动的精准监测能够避免代价高昂的设备故障，提升运行效率，并延长工业资产的使用寿命。用于此目的的两种主要工具是趋近式探头 和 地震式传感器，它们各自具备独特的特性与应用场景。趋近式探头以非接触式传感能力著称，擅长测量轴的相对振动和位移。相比之下，加速度计和速度传感器等地震式传感器则能在宽频率范围内精准检测机壳的绝对振动。

在振动测量中，选择趋近式探头还是地震式传感器往往并非易事。这一决策取决于具体的应用场景、机械类型、运行条件以及测量目标。了解每种传感器类型的优势与局限性，对于实施有效的振动监测策略至关重要。

理解趋近式探头
趋近式探头（通常称为电涡流探头）是液膜轴承机械进行轴振动测量的首选非接触式传感器。这类精巧的装置会产生高频电磁场，与导电材料（通常为旋转或往复机械的轴）相互作用。

趋近式探头的独特优势是什么？ 首先，它们属于非接触式测量 —— 无需物理接触意味着传感器和轴的磨损都更少。它们在检测轴的相对振动方面表现出色，能让您深入了解轴在轴承内的运动状态。此外，它们还擅长测量轴的静态和动态位移。

在振动监测领域，趋近式探头在恶劣环境中尤为突出：耐高温？没问题；油浸环境？也能应对。由于具备动态振动响应和静态位置测量能力，即使在高速整体齿轮离心压缩机和水轮机等低速机械中，它们也能很好地监测轴颈轴承。

但与任何工具一样，接近探头也有使用要点：它们对被测材料、从探头到振荡器解调器的系统长度以及所用探头类型较为挑剔，因此校准至关重要。Metrix 通过数字趋近式系统解决了这些变量问题，该系统可在现场进行组态。另外需要注意的是，趋近式系统更适合在清洁的导电表面上工作，不过，与振动监测类似，即使轴表面不够理想，长期跟踪振动和位置趋势也能提供重要价值。

尽管存在这些挑战，趋近式探头仍是旋转机械诊断工具包中不可或缺的部分。当您需要精准了解轴的位置及其相对于周围部件的运动时，这类传感器往往是最佳选择。

理解地震式传感器
让我们深入探索地震式传感器的世界 —— 它们是振动测量领域的 “主力军”。这些紧凑的传感器如同微型地震仪，持续警惕着机械中最细微的震动。

地震式传感器的核心是压电晶体，当受到挤压或拉伸时会产生电荷。将其安装在机械上，它便会如实地反馈每一次震动（通常适用于机壳温度低于 120°C 的机械）。对于高达 375°C 的高温应用场景，我们通常使用动圈式速度传感器替代压电晶体，以避开集成电路（其耐温极限通常低得多）。

地震式传感器的独特之处在哪里？ 首先，它们依赖直接接触 —— 紧密贴合机械表面，直接感知每一次振动。这种紧密连接使其能够捕捉机壳的绝对运动。在 2000Hz 以上的高频振动检测中，加速度计更是如鱼得水，能捕捉到其他传感器可能遗漏的快速振荡。

速度传感器通常适用于运行频率≤60Hz（转速≤3600 转 / 分钟）的机械，在 10Hz 至 2000Hz 的中频范围（这恰好是大多数滚动轴承旋转机械的频率区间）内具有出色的信噪比。

加速度计的优势则体现在多功能性上：可测量任意方向的振动，宽频率范围使其既能捕捉低频震颤，也能识别高频异响。此外，其便携性使其非常适合现场巡检中的振动检测。

不过，加速度计也存在局限性：低频测量能力较弱，且需要稳固安装（在狭小空间中可能面临挑战）。尽管耐用，恶劣环境仍可能影响其性能。但鉴于其多功能性和高频检测能力，在许多振动监测场景中，它们仍是不可或缺的工具。

尽管存在上述挑战，地震式传感器仍是众多机壳振动监测场景的首选。无论是排查轴承异响，还是跟踪机械整体健康状态，这些传感器都能为您提供支持。

趋近式探头与地震式传感器的对比

在轴振动监测领域，趋近式探头与振动传感器各自具备独特的优势。下面我们来详细分析两者的差异。

测量能力:
趋近式探头擅长捕捉相对振动 —— 其核心在于测量轴与轴承座之间的相对运动关系。而地震式传感器则用于测量机壳的绝对振动，从而呈现机壳的整体运动状态。在某些应用场景中，将这两类传感器结合使用，可获取轴的绝对运动数据。当机械的机壳质量相对转子较轻时，通常会采用这种组合方式：当机壳与转子的质量比小于 10:1 时，机壳很可能会随转子一同运动。在使用接近探头和振动传感器来测量轴的绝对运动时，需考虑轴振动与机壳振动之间的相位关系。

在频率检测方面，加速度计在高频振动检测中优势显著，通常可覆盖高达 20kHz 及以上的频率范围。趋近式探头的频率上限通常约为 10kHz，但其在低频范围内表现出色，甚至可延伸至直流（DC）频段，以实现静态位置测量。
从振幅测量范围来看，趋近式探头的测量范围通常在几毫米以内，非常适合精准监测轴的运动；而地震式传感器可应对更宽的振幅范围，从微小振动到剧烈晃动均可捕捉。

安装与维护:
趋近式探头需要精细安装，以保持与轴的恒定间隙。它们通常为永久安装，但一旦安装完成，维护需求极低。加速度计的安装位置更灵活，但为确保读数准确，需要牢固固定。此外，它们非常适合用于巡检中的便携式振动监测。

数据解读:
趋近式探头的数据可直接显示轴的位置和运动状态，便于直观分析液膜轴承的状况。地震式传感器的数据通常需要进行积分处理，并能提供全面的频谱分析。

成本考量:
通常情况下，由于接近探头系统的专业性及所需的额外组件，其初始成本较高。地震式传感器往往更经济实惠且用途广泛，尤其适用于滚动轴承机械。

在这些传感器之间做出选择，往往取决于具体的监测需求、机械类型、轴承类型和预算限制。许多先进的监测系统会同时使用趋近式探头和地震式传感器，以充分发挥两者的优势。

不同场景下的传感器选择
为轴振动监测选择合适的传感器并非 “一刀切” 的事情。综合考虑机械类型、运行条件及具体测量目标至关重要。

对于涡轮机或压缩机等大型旋转机械，趋近式探头往往是首选。它们是监测轴中心线位置的理想工具，这在液膜轴承应用中至关重要。如果涉及轴颈轴承，趋近式探头则是最佳选择 —— 其擅长测量轴与轴承之间的薄油膜，为轴承健康状态提供宝贵数据。低速机械也能从趋近式探头中获益，因其可检测到其他传感器可能忽略的细微运动。

另一方面，加速度计在需要高频振动检测的场景中表现突出，非常适合发现高速设备中轴承故障或齿轮啮合问题的早期征兆。在测量机壳振动时（如运行频率≤60Hz 的泵或电动机），速度传感器是首选工具；而当转速超过 60Hz 时，则需使用加速度计。加速度计的多功能性使其成为便携式振动分析的理想选择，技术人员可借此快速检测多台设备的多个点位。

运行条件同样影响选择：在高温环境或空间受限的场景中，趋近式探头可能更具优势；但对于多种机械的通用监测，地震式传感器往往更实用且性价比更高。请牢记：测量目标是关键 —— 若需要液膜轴承机械的精准轴位置数据，应选择趋近式探头；若关注整体振动趋势和广谱分析，地震式传感器通常是更优解。在许多情况下，最佳方案可能是两种传感器结合使用，以全面掌握机械健康状况。

显然，趋近式探头与地震式传感器在机械振动监测中均扮演关键角色，各自具备独特优势：趋近式探头在轴相对运动和低频测量中表现优异，而地震式传感器在绝对振动检测和高频分析中更胜一筹。两者的选择取决于具体机械类型、运行条件及监测目标。

请记住，振动监测没有 “万能解决方案”，关键在于根据具体需求匹配合适的传感器。若想获得最佳效果，可随时咨询 Metrix 的振动监测专家。他们能协助您解决传感器选型与实施过程中的复杂问题，确保为机械健康监测方案提供最精准、有用的数据。