12个需要考虑的问题——如何选择工业级振动加速度传感器

    安费诺旗下在著名品牌Wilcoxon Sensing Technologies是ISO 9001：2015认证的振动监测解决方案制造商和全球供应商。该品牌的前身为Wilcoxon Research，Inc.，由David Taylor海军研究中心的前工作人员于1960年成立，我们是机器振动监测和水下传感产品的领导者。我们拥有成功的记录和悠久的历史，可为水下环境提供高级解决方案，并提供各种高质量的工业振动传感器，变送器和支持性仪表，可在许多应用中进行准确而可靠的振动测量。

    振动传感器的应用极其广泛，对于我们生产中的重要关键机械设备状态的监测监控的实现可以起到事半功倍的作用，甚至举足轻重。产品涵盖位移，速度到从振动加速度监测，从传感器到变送器，同时也可以提供测试和测量用的振动发生器及相应的支持设备，包括应用中的模态分析，结构监测，实验室测试和地震感应​传感器等。对于如何选择一款适用的振动加速度传感器，我们提供以下12条建议供您参考。

1. 加速度测量范围

绝大多数的工业应用中，一般可选择使用的加速度范围是80g，或者50g。

• 80g的传感器可以提供一个更宽的动态测量范围；
• 50g的测量范围的话，有可能在被测信号过载时发生削顶。

2. 在整个使用寿命过程中的信号可靠性

传感器本身的很多物理特性都有助于传感器在长期使用过程中的数据的准确性

• 压电晶体的压电特性稳定性可以将信号的长期漂移特性最小化；
• 真正的铠装产品（通过氦气检漏测试验证的）可以保护产品内部的组件，避免受到外部环境的污染。

厂家能否提供产品的平均失效时间？

3. 灵敏度误差

典型的误差范围为+/-5~20%.

• 误差是一个严格定义的误差范围，+/-5%是目前而言最好的；
• 如果传感器对应的灵敏度值可以被写入数据采集系统内，如100mv/g，那么10~20%的更宽的误差也是可以使用的；
• 然而，当数据采集系统中某些加速度传感器的灵敏度值是不能被轻易修改或者调整的量的话，那么误差范围对于我们的系统数据而言是最重要的参数。

4. 所想即所得

确保传感器的特性和对应的产品手册上的参数一致

• 一些产品手册即可以保证产品的特性，然而还有很多的产品只是标称“典型值”，但是往往无法实际达到；
• 对产品的性能有充分的信心，可以满足标称的规格说明；
• 性能与规格书标称的一致性中，对于频率响应和噪声特性尤其重要。

5. 加速度 vs 速度

加速度和速度的监测是针对不同的故障的应用

• 对于低速和高速的设备，速度传感器一般是用的最多的，是因为速度是对于这些设备健康状态监测最好指标；
• 加速度传感器对于齿轮啮合频率，以及轴承磨损的早期报警是非常有效的；
• 两种传感器是否都有多种可选的输出接口方式：顶部和侧面接口，灵敏度和误差范围，一体式的缆线，以及适合危险区域应用的认证。

6. 适合危险区域应用的认证

振动传感器一般都具备危险区域应用适用的认证，通常在工业配置中可见的一些本安等级标准，如国标GB-3836，国际标准IEC， IECEX等。

7. 共振频率

传感器的共振频率如果不远离被测信号的频率（一般间隔30kHz足够），那么共振频率将可能掩盖故障的演化进度和过程。

8. 温度范围

被测环境的温度将直接影响所选加速度传感器的类型。

• 标准的工业级加速度传感器及其内部电路的工作温度范围一般限在120c以下；
• 高等级的元器件可以将传感器的工作温度范围拓展到150c；
• 充电模式（Charge Mode）的加速度传感器，由于内部一般没有电子元器件及电路，一般可以工作到260c；
• 特殊的高温传感元件可以将工作温度提高到760c，然而传感器在工业应用中的其它方面的特性就需要作出妥协，因此我们在选择传感器时需要在温度、价格和产品的耐用性方面作出权衡。

9. 集成缆线

并非每个集成缆线特性都是一样的。需要留意以下几点：

• 陶瓷到金属的接头，将内部的传感器件和缆线分隔开，以确保外部的潮气和污染物阻挡在传感器的外面；
• 仅仅在某个压力点的测试可能会掩盖某些潜在折裂，对于更深的水下探测应用，应该采用循环加压的测试方式来扩大验证整体折裂的范围对于更深水下的应用，应该使用具有绝缘层的缆线，这样即使有水浸入，也可以减小对缆线的损害；
• 尤其要注意电缆/线缆靴的接口，确保没有潮气通过该断面在装配缆靴接口时进入传感器内部。

10. 绝缘和屏蔽

传感器和线缆的安装应该避免信号被环境因素的影响而让数据失效。

• 屏蔽层的接地应该在信号接入箱体上，而不是传感器端，这样可以避免接地环路的形成或者静电积累。
• 传感器的设计应该可以承受20000V静电放电（ESD），尽管这一般不列在产品手册上，而应该由器件厂家要求。
• 如果现场环境有高的电势差，较多的静电积累或者情况未知的接地状况，可以购买安装垫（如下图）来提高绝缘保护（可高达1500v）。

11. 测量范围

100mv/g的灵敏度是在工业转动设备监测中使用得最为广泛的类型，然而也存在着例外：

• 10mv/g的振动加速度传感器，用于高速运转的涡轮机监测，或者齿轮啮合中的二阶、三阶谐波频率监测；
• 500mv/g的振动加速度传感器，用于低频转动的设备，诸如风力发电叶片或者冷却塔上的慢速运转设备。

12. 技术支持

除了以上几项对加速度传感器选型需要考虑的重要因素之外，厂家的技术支持以及一支对应用极富经验和积累的销售工程师团队，也同样对您的应用非常重要。

如需了解更多，请浏览我们Wilcoxon的主页：www.wilcoxon.com

[注]：

• 文中图文均取译整理至安费诺传感器Wilcoxon主页。