數(shù)顯手持式測振儀的工作原理是通過傳感器將振動的機械量轉(zhuǎn)化為電信號,再經(jīng)電路處理、數(shù)據(jù)運算后,以數(shù)字形式直觀顯示振動的加速度、速度或位移等參數(shù),核心是實現(xiàn)“機械振動→電信號→數(shù)字結(jié)果”的轉(zhuǎn)化。
其工作流程主要分為4個核心步驟,各環(huán)節(jié)協(xié)同確保測量精度和便捷性:
1.振動信號采集:傳感器將機械振動轉(zhuǎn)為電信號
這是測振儀的核心輸入環(huán)節(jié),主要依賴內(nèi)置的壓電式傳感器(當前主流類型),原理如下:
傳感器內(nèi)部的壓電晶體(如石英、壓電陶瓷)具有“壓電效應”:當測振儀探頭接觸振動物體時,物體的振動會帶動壓電晶體發(fā)生機械形變。
形變會使壓電晶體表面產(chǎn)生等量異號的電荷,形成微弱的交變電壓信號(電信號),且電信號的頻率、幅值與物體振動的頻率、強度呈線性對應關(guān)系(振動越強,電信號幅值越大)。
部分測振儀會搭配磁吸或探針式探頭,確保與被測物體緊密接觸,減少信號丟失(如針對小型設備或狹小空間的振動測量)。
2.信號預處理:放大與濾波,消除干擾
傳感器輸出的電信號通常微弱(毫伏級甚至微伏級),且可能夾雜環(huán)境干擾(如電磁噪聲),需通過內(nèi)部電路處理:
信號放大:通過運算放大器將微弱電信號放大至可處理的電壓范圍(通常為伏級),為后續(xù)處理提供穩(wěn)定信號源。
濾波處理:內(nèi)置低通、高通或帶通濾波器,過濾掉與測量無關(guān)的干擾信號(如高頻電磁噪聲、低頻環(huán)境振動),僅保留與物體振動相關(guān)的有效信號,避免干擾導致測量誤差。
3.信號轉(zhuǎn)換:模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號
經(jīng)過預處理的電信號仍為模擬信號(連續(xù)變化的電壓),無法直接被數(shù)字電路運算,需通過以下步驟轉(zhuǎn)換:
測振儀內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)會將模擬電信號按固定時間間隔“采樣”,將每個采樣點的電壓值轉(zhuǎn)化為對應的數(shù)字代碼(二進制數(shù)據(jù))。
采樣頻率需滿足“奈奎斯特準則”(通常為被測振動頻率的2倍以上),確保數(shù)字信號能完整還原原始振動的特征,避免信號失真。
4.數(shù)據(jù)運算與顯示:輸出直觀的數(shù)字結(jié)果
數(shù)字信號經(jīng)處理器運算后,最終以用戶可讀取的形式呈現(xiàn):
數(shù)據(jù)運算:處理器根據(jù)預設的算法(結(jié)合傳感器靈敏度參數(shù)),將數(shù)字信號對應的電壓值,換算為振動的物理量參數(shù),如加速度(單位:m/s²、g)、速度(單位:mm/s)、位移(單位:μm)——這三個參數(shù)是振動測量的核心指標,可根據(jù)需求切換顯示。
數(shù)字顯示:運算結(jié)果直接在液晶屏上以數(shù)字形式顯示,部分機型還支持波形圖、最大值/最小值/平均值統(tǒng)計,或通過按鍵切換單位、存儲數(shù)據(jù),方便現(xiàn)場記錄和后續(xù)分析。