振動(dòng)傳感器是一種目前廣泛應(yīng)用的報(bào)警檢測(cè)傳感器，它通過內(nèi)部的壓電陶瓷片加彈簧重錘結(jié)構(gòu)感受機(jī)械運(yùn)動(dòng)振動(dòng)的參量(如振動(dòng)速度、頻率、加速度等)并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)，然后經(jīng)過LM358等運(yùn)放放大并輸出控制信號(hào)。

振動(dòng)傳感器可用于機(jī)械中的振動(dòng)和位移、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼的熱膨脹量的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；生產(chǎn)線的在線自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制；科學(xué)研究中的多種微小距離和微小運(yùn)動(dòng)的測(cè)量等。

振動(dòng)傳感器在測(cè)試技術(shù)中是關(guān)鍵部件之一，它具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動(dòng)檢測(cè)可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)學(xué)、汽車、冶金，機(jī)器制造，軍工，科研教學(xué)等諸多領(lǐng)域。

1

振動(dòng)傳感器在汽車防盜領(lǐng)域應(yīng)用廣泛

振動(dòng)傳感器能夠?qū)圀w特殊頻段的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在車體被外力破壞的情況可以產(chǎn)生警報(bào)。如果有人擊打、撞擊或移動(dòng)您的汽車，傳感器就會(huì)向控制器發(fā)送信號(hào)，指示震動(dòng)強(qiáng)度。

根據(jù)震動(dòng)的強(qiáng)度，控制器會(huì)發(fā)出表示警告的“嗶嗶聲”或者全面拉響警報(bào)。許多先進(jìn)的報(bào)警系統(tǒng)都將震動(dòng)傳感器作為首選防盜裝置，不過通常還要配合其他裝置一起使用。目前，汽車、摩托車防盜系統(tǒng)上，百分之八十的車輛報(bào)警器都用這類傳感器。

2

振動(dòng)傳感器在泵房機(jī)組設(shè)備中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械工業(yè)化的程度也飛速提高，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備正逐步走向復(fù)雜化、高速化、自動(dòng)化。為了掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、避免發(fā)生事故，對(duì)生產(chǎn)中的關(guān)鍵機(jī)組實(shí)行在線監(jiān)測(cè)和故障診斷，也越來越引起人們的重視。振動(dòng)傳感器就承擔(dān)了這一重要任務(wù)，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。

當(dāng)泵房或機(jī)組發(fā)生振動(dòng)時(shí)，應(yīng)針對(duì)具體情況，用振動(dòng)傳感器測(cè)量逐一分析可能造成振動(dòng)原因，找出問題的癥結(jié)后，再采取有效的技術(shù)措施加以消除。

工業(yè)振動(dòng)分析技術(shù)是確定、預(yù)測(cè)和預(yù)防旋轉(zhuǎn)型設(shè)備故障的一種檢測(cè)工具。實(shí)施設(shè)備振動(dòng)分析將會(huì)提高設(shè)備的可靠性和工作效率，減少停機(jī)時(shí)間，消除機(jī)電故障。振動(dòng)分析技術(shù)是全球通用的工具用于確定設(shè)備故障，設(shè)定設(shè)備維修計(jì)劃，使設(shè)備盡可能長(zhǎng)時(shí)間地正常工作。

這些設(shè)備的旋轉(zhuǎn)組件都有各自特定的振動(dòng)頻率。而其振動(dòng)幅度則代表該設(shè)備的工作情況或工作質(zhì)量。振幅的擴(kuò)大直接表示旋轉(zhuǎn)組件例如軸承或齒輪發(fā)生了故障。

對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說，目前主要的分析信號(hào)來自振動(dòng)信號(hào)。對(duì)于泵來說，泵發(fā)生重要故障的重要特征是機(jī)器伴有異常的振動(dòng)和噪音。其振動(dòng)信號(hào)能實(shí)時(shí)的反應(yīng)水泵故障信息，應(yīng)用振動(dòng)傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泵的運(yùn)行狀態(tài)，以便第一時(shí)間檢測(cè)到故障信息，通知檢修人員采取措施，保證泵的正常工作，提高工作效率，同時(shí)消除安全隱患。

3

振動(dòng)傳感器在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)線領(lǐng)域中的應(yīng)用

精密的工業(yè)生產(chǎn)過程越來越依賴于電機(jī)和相關(guān)機(jī)械設(shè)備高效可靠、始終如一的運(yùn)作。機(jī)器設(shè)備的不平衡、缺陷、緊固件松動(dòng)和其它異常現(xiàn)象往往會(huì)轉(zhuǎn)化為振動(dòng)，導(dǎo)致精度下降，并且引發(fā)安全問題。如果置之不理，除了性能和安全問題外，若導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)修理，也必然會(huì)帶來生產(chǎn)率損失。即使設(shè)備性能發(fā)生微小的改變，這通常很難及時(shí)預(yù)測(cè)，也會(huì)迅速轉(zhuǎn)化為重大的生產(chǎn)率損失。

眾所周知，過程監(jiān)控和基于狀態(tài)的預(yù)見性維護(hù)是一種行之有效的避免生產(chǎn)率損失的方法，但這種方法的復(fù)雜性與其價(jià)值不相上下?，F(xiàn)有方法存在局限性，特別是涉及到分析振動(dòng)數(shù)據(jù)(無論以何種方式獲得)和確定誤差源時(shí)。

典型數(shù)據(jù)采集方法包括安裝在機(jī)器上的簡(jiǎn)單壓電傳感器和手持式數(shù)據(jù)采集工具等。這些方法存在多種局限性，特別是與理想的全面檢測(cè)與分析系統(tǒng)解決方案相比較，后者可以嵌入機(jī)器上或機(jī)器中，并能自治工作。下面深入討論這些局限性及其與理想解決方案——自治無線嵌入式傳感器——的對(duì)比。對(duì)完全嵌入式自治檢測(cè)元件的復(fù)雜系統(tǒng)目標(biāo)的選項(xiàng)分析可以分為十個(gè)不同方面，包括實(shí)現(xiàn)高重復(fù)度的測(cè)量、精確評(píng)估采集到的數(shù)據(jù)、適當(dāng)?shù)奈臋n記錄和可追溯性等。

目前，手持式振動(dòng)探頭在實(shí)現(xiàn)方法上具備一些優(yōu)勢(shì)，包括不需要對(duì)終端設(shè)備做任何修改，而且其集成度相對(duì)較高，尺寸較大，可提供充足的處理能力和存儲(chǔ)空間。然而，它的一個(gè)主要局限是測(cè)量結(jié)果不可重復(fù)。探頭位置或角度稍有改變，就會(huì)產(chǎn)生不一致的振動(dòng)剖面，從而難以進(jìn)行精確的時(shí)間比較。

因此，維護(hù)技術(shù)人員首先需要弄清所觀察到的振動(dòng)偏移是由機(jī)器內(nèi)部的實(shí)際變化所致，還是僅僅因?yàn)闇y(cè)量技術(shù)的變化所致。理想情況下，傳感器應(yīng)當(dāng)結(jié)構(gòu)緊湊并且充分集成，能夠直接永久性地嵌入目標(biāo)設(shè)備內(nèi)部，從而消除測(cè)量位置偏移問題，并且可以完全靈活地安排測(cè)量時(shí)間。

4

振動(dòng)傳感器在城市道路維護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用

近日，有國家為公交車加裝一套檢測(cè)系統(tǒng)，隨時(shí)收集路面狀況等數(shù)據(jù)信息，以便及時(shí)維護(hù)道路破損，保證城市交通的安全狀況。

研究人員將一種名為“G感知”的振動(dòng)傳感器安裝在公交車底盤下方，公交車在路面行駛過程中一旦發(fā)生點(diǎn)播或晃動(dòng)，傳感器受到感應(yīng)，就會(huì)立即將信息傳送給中央系統(tǒng)，中央系統(tǒng)中裝有GPS模塊定位信息和畫面?zhèn)鬏斀邮芷鳎瑑烧咄瑫r(shí)作用，通過分析就能找出道路中央坑陷的具體所在位置。通過在公交車上安裝路面探測(cè)器，進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)坑陷道路，會(huì)立即派出維修隊(duì)進(jìn)行維修。

5

振動(dòng)傳感技術(shù)在長(zhǎng)距離管道安全防范領(lǐng)域的應(yīng)用

分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的一種新型振動(dòng)傳感技術(shù)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離的輸油輸氣管道安全防范，有效保障油氣管線安全。

系統(tǒng)是基于相位敏感OTDR技術(shù)的原理而設(shè)計(jì)。將光纖作為相位調(diào)制元件，當(dāng)外界入侵引起光纖振動(dòng)時(shí)，光纖中散射光的相位會(huì)變化，通過探測(cè)光纖后向返回的瑞利散射信號(hào)的變化，對(duì)不同時(shí)刻信號(hào)特征進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)整段光纜振動(dòng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

可探測(cè)人工開挖、機(jī)械挖掘、鉆孔等入侵行為：

系統(tǒng)具有分布式測(cè)量、本征無源防爆、抗電磁干擾、抗腐蝕、測(cè)量距離遠(yuǎn)、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于原油、成品油、天然氣管線、地下管網(wǎng)等領(lǐng)域的入侵破壞監(jiān)測(cè)。

6

振動(dòng)傳感技術(shù)安防領(lǐng)域的應(yīng)用

分布式光纖周界入侵報(bào)警系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)安防設(shè)備普遍存在的監(jiān)測(cè)距離短、功耗大、誤報(bào)率高等問題，成為新一代周界安防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

光纖振動(dòng)時(shí)，會(huì)引起光纖中光波相位的變化，通過對(duì)光波相位的變化來檢測(cè)是否有擾動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生。對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，判斷是否有入侵行為。

可監(jiān)測(cè)行為有：

7

振動(dòng)傳感器在公路建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用

壓路機(jī)是具有壓實(shí)路面、填方壓實(shí)作用的道路施工機(jī)械。在壓實(shí)作業(yè)中，壓路機(jī)碾壓路面，是如何來評(píng)判壓實(shí)度是否達(dá)標(biāo)呢？是壓實(shí)不足，還是碾壓過度，如何來控制壓路機(jī)的壓實(shí)力度呢？

壓路機(jī)在壓實(shí)作業(yè)中，往往采用振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)，能夠快速、有效的達(dá)到壓實(shí)效果。我們可以通過振動(dòng)傳感器來測(cè)量、控制壓路機(jī)的振動(dòng)狀況，它可以監(jiān)控壓路機(jī)振動(dòng)機(jī)輪的加速度情況，并能夠通過安裝在控制室內(nèi)的LCD/LED顯示屏把加速度信號(hào)顯示出來，方便操作人員實(shí)時(shí)查看和掌控。

8

振動(dòng)傳感器，幫助新手快速掌握滑雪技巧

通過佩戴在胳膊和腿上的振動(dòng)傳感器，滑雪新手可以獲得實(shí)時(shí)的指導(dǎo)，從而更準(zhǔn)確的知道應(yīng)該如何控制身體姿態(tài)。

振動(dòng)裝置在舞蹈教學(xué)和體育運(yùn)動(dòng)的訓(xùn)練中已得到一些應(yīng)用。在這些場(chǎng)合中，受訓(xùn)者需要有精確的姿勢(shì)或姿態(tài)。隨著運(yùn)動(dòng)員和舞蹈者四肢的運(yùn)動(dòng)，傳感器能感知運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并利用震動(dòng)提醒他們采用正確的技術(shù)。振動(dòng)傳感器對(duì)滑雪尤為有用，因?yàn)榕c網(wǎng)球等其他運(yùn)動(dòng)不同，在滑雪時(shí)教練不可能手把手地指導(dǎo)。

滑雪板上安裝的傳感器能感知滑雪者正在向什么方向滑行。當(dāng)滑行方向錯(cuò)誤時(shí)，傳感器將會(huì)發(fā)出提示，告知滑雪者應(yīng)當(dāng)怎樣扭動(dòng)身體，或是如何進(jìn)行平衡。

9

美國研究振動(dòng)傳感器技術(shù)以識(shí)別入侵車輛

研究人員正在向汽車行業(yè)尋求開發(fā)振動(dòng)傳感器和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的方法，僅根據(jù)車輛的振動(dòng)便可以識(shí)別和自動(dòng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)車輛。通過使用測(cè)振傳感器收集的來自內(nèi)部反介入?yún)^(qū)和禁入?yún)^(qū)車輛的振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗識(shí)別和自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別。

據(jù)相關(guān)研究人員稱，當(dāng)今，激光測(cè)振技術(shù)已比較成熟，完全具備自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別能力。利用微多普勒技術(shù)的測(cè)振傳感器已被用于測(cè)量軍用和民用車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)。該技術(shù)能夠在傳統(tǒng)光電傳感器的感知能力范圍外提供非圖像識(shí)別，以發(fā)現(xiàn)潛在的入侵者或攻擊者。

此外，測(cè)振技術(shù)還可以為探詢?cè)O(shè)施、電廠評(píng)估、模糊目標(biāo)和戰(zhàn)斗損傷評(píng)估（BDA）的振動(dòng)信號(hào)特征評(píng)估。

開發(fā)振動(dòng)信號(hào)的自動(dòng)數(shù)字信號(hào)處理過程是將使該技術(shù)服役于作戰(zhàn)人員的關(guān)鍵一步。

從檢測(cè)到的遠(yuǎn)處車輛振動(dòng)信號(hào)可以幫助作戰(zhàn)人員分析并確定發(fā)動(dòng)機(jī)類型、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、氣缸數(shù)量、車輛類型或一個(gè)目標(biāo)的指紋圖譜，以用于目標(biāo)辨認(rèn)和識(shí)別。

研究人員先前已練習(xí)了相同的車輛振動(dòng)檢測(cè)算法，并推定出即使相同車輛的相關(guān)參數(shù)，如感測(cè)位置、發(fā)動(dòng)機(jī)退化和調(diào)整狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件和結(jié)構(gòu)載荷等的測(cè)量值也可以改變。

10

最新仿生振動(dòng)傳感器 ?讓你成為蜘蛛俠

韓國科學(xué)家正在開發(fā)一種強(qiáng)大的聲音和運(yùn)動(dòng)傳感器，可以在未來的某一天讓人類、建筑以及其他物體擁有“蜘蛛俠的感覺”。

這種新型傳感器叫作“裂縫傳感器”(又名“納米級(jí)裂縫感覺系統(tǒng)”),它源于蜘蛛裂縫感覺器官的啟發(fā)，該傳感器可以佩戴在人身上或者放置在其他物體上。

蜘蛛的腿部散布著裂縫感覺器官，這些器官由蜘蛛身體表面的硬外骨骼和肢體裂縫中的一種柔性墊組成，直接連接到蜘蛛的神經(jīng)系統(tǒng)。

蜘蛛裂縫感覺器官中的柔性墊是高度敏感的聲音和振動(dòng)感應(yīng)器官，也是蜘蛛身上的早期預(yù)警系統(tǒng)。

這就是為什么蜘蛛幾乎能在你要撲打它前就預(yù)感到危險(xiǎn)，并在你完成動(dòng)作前逃脫。換句話說，你最微小的動(dòng)作都可能引發(fā)蜘蛛的內(nèi)置感覺預(yù)警系統(tǒng)。

納米級(jí)裂縫感覺系統(tǒng)是基于蜘蛛腿部裂紋預(yù)警系統(tǒng)原理：即在柔軟的材料上覆蓋堅(jiān)硬的物質(zhì)。傳感器的延伸和變形的程度越大，兩層物質(zhì)的間隙就更大，從而獲得更高的靈敏度。

科學(xué)家們認(rèn)為這項(xiàng)新技身有無限可能的應(yīng)用——比如錄音，語音識(shí)別，運(yùn)動(dòng)感應(yīng)，以級(jí)在地震發(fā)生前感應(yīng)最微妙的震動(dòng)，以及作為可穿戴式血壓傳感器用于醫(yī)療監(jiān)控領(lǐng)域。

在一項(xiàng)比較聲音識(shí)別能力的測(cè)試中，機(jī)械蜘蛛裂縫傳感器完勝麥克風(fēng) ——機(jī)械蜘蛛傳感器能準(zhǔn)確地捕捉到了92分貝環(huán)境下的聲音，而麥克風(fēng)則不能清晰地錄制聲音。科學(xué)家們還將傳感器連接小提琴上，結(jié)果顯示它能準(zhǔn)確地記錄音符，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)制作成曲子。他們還將傳感器佩戴到手腕上，能夠精確地測(cè)量心跳。

編輯：黃飛

?