无线振动传感器入门基础与工作原理解析

         振动传感器根据采集原理有很多种。根据不同的种类有其相应的使用环境与使用条件。本文主要以振动传感器采集原理分类叙述振动传感器的种类构成。本文所述内容大都以网络查询为主，如有表述错误，请留言，我将及时作出更正。

一、电感式振动传感器

        电感式振动传感器设置有磁铁和导磁体，在我们使用的过程中，他能够对物体进行振动测量时，并能将机械振动参数转化为电参量信号。从而供大家在使用的时候更加方便的去了解读取这些电感式振动传感器能应用于振动速度、加速度等参数，对于需要的参数就更好测量了；

优点：

        包括结构简单、‌可靠度高，‌具有高灵敏度，‌最高分辨力可达0.1μm，‌测量精确度高，‌输出线性度可达±0.1%，‌输出功率较大，‌在某些情况下可不经放大直接接二次仪表。‌

缺点：

        主要包括频率响应不高，‌不适于快速动态测量，‌对激磁电源的频率和幅度的稳定度要求较高，‌以及传感器的分辨力与测量范围有关，‌即测量范围大时，‌分辨力较低，‌反之则较高。‌

二、电涡流式振动传感器

        此种的原理则是：涡流效应为工作原理的振动式传感器，它属于非接触式传感器。当它在工作的时候，电涡流式振动传感器是通过传感器的端部和被测对象之间距离上的变化，也就是根据位移量来测量物体振动参数的，所以它的精度还是比较好的，所以它主要用于振动位移的测量。

优点：

        包括高灵敏度、‌低噪声、‌极低频率响应、‌非接触测量方式、‌适用于低频振动测量、‌结构简单可靠、‌尺寸小、‌没有活动部件等。‌

缺点：需要外加电源，‌安装比较麻烦，‌必须配前置器。‌此外，‌测量振动物体材料不同会影响传感器线性范围和灵敏度，‌需要重新标定。‌

三、电容式振动传感器

        它则是是通过间隙或公共面积的改变来获得可变电容，再对电容量进行测定而后得到机械振动参数的。电容的原理大家都是了解的，通过这种方式，我们也就不难理解这种电容式振动传感器可以分为可变间隙式和可变公共面积式两种，前者可以用来测量直线振动位移，后者可用于扭转振动的角位移测定，不管是物件的什么部件在变化我们都能测量出来；

优点：电容式加速度传感器在低频范围内提供出色的性能，能够检测动态（AC）和静态（DC）加速度；温度稳定性好、‌结构简单适应性强、‌动态响应好、‌可以实现非接触测量且具有平均效应。‌

缺点：

电容式振动传感器因其独特的优点在许多应用中表现出色，‌尽管存在一些缺点，‌但通过适当的设计和措施可以有效地减少其不利影响

四、 压阻式加速度传感器：

        压阻式加速度传感器的工作原理是利用固体材料在受力作用下电阻值的变化来测量加速度。‌具体来说，‌这种传感器将一块具有特定晶格结构的压阻材料（‌例如硅）‌制成薄片，‌并在两端接上导电电极。‌当传感器受到加速度时，‌压阻材料内部发生形变，‌导致材料中电子的流动受到影响，‌从而改变了电阻值。‌通过测量电阻值的变化，‌可以计算出加速度的大小。‌

优点：

        灵敏度非常高，有时传感器的输出不需放大可直接用于测量；分辨率高，例如测量压力时可测出10-20Pa的微压；测量元件的有效面积可做得很小，故频率响应高；可测量低频加速度和直线加速度；工作频带很宽，并且频率响应可以低到零频（直流响应），因此可以用于低频振动的测量和持续时间长的冲击测量；对底座应变和热瞬变不敏感，在承受大冲击加速度作用时零漂很小；输出阻抗低，输出电平高，内在噪声低，对电磁和静电干扰的敏感度低，所以易于进行信号调理。

缺点：

        压阻式传感器最大的缺点是温度误差大，故需温度补偿或恒温条件下使用；测量范围相对较小，不适用于大范围测量；必须加电源才能正常工作，因此在某些场合下不太方便使用。

五、压电式振动加速度传感器

        该传感器是利用晶体的压电效应来完成振动测量的，当被测物体的振动对压电式振动传感器形成压力后，晶体元件就会产生相应的电荷，电荷数即可换算为振动参数。可以分为压电式加速度传感器、压电式力传感器和阻抗头

 优点：

        结构简单，取材方便；安装方便，使用寿命长；灵敏度高，可测量微小的加速度变化；频带宽，能够在很宽的频率范围内测量加速度；解析度高，可测量微小加速度变化的细微差异；负载能力强，能够承受大的负载；体积小、重量轻，适合在空间受限的环境中使用。

缺点：

        谐振频率高，容易受到声音的干扰；输出阻抗高，输出信号弱，传感器输出信号需要经过放大电路放大后才能送检测电路检测；线性性有限，输出信号在大的加速度范围内呈非线性变化，不适用于需要高精度线性度的应用；可靠性差，压电晶体容易失效；噪声较大，对外界噪声和干扰很敏感，可能导致数据的变异和偏差；价格昂贵。

MEMS振动传感器

        MEMS振动传感器的原理主要基于微型电子机械系统（‌MEMS）‌技术，‌这种技术允许在硅晶体上蚀刻出微观尺寸的机械传感结构。‌当这些结构与微电路耦合时，‌MEMS传感器可以用于测量诸如加速度等物理参数。‌MEMS加速度传感器是运用MEMS芯片（‌即微型电子机械系统）‌结合传统的半导体工艺和材料制成的，‌它集成了微振动传感器、‌微执行器、‌微机械机构、‌信号处理和控制电路、‌高性能电子集成器件、‌通讯模块等，‌形成了一个完整的系统。‌

        MEMS技术的优势在于其能够制造出高度集成化的传感器，‌这些传感器不仅体积小、‌重量轻，‌而且具有高灵敏度和快速响应的特性。‌此外，‌MEMS传感器还具有低成本、‌高可靠性和易于批量生产的优点，‌因此在现代电子设备中得到了广泛应用。‌

（MEMS振动传感器原理结构图）

作者：长空行影