一、引言

　　振动传感器广泛应用在航空、航天、武器装备、工业风机、煤炭机械、石油机械、化工机械、水泥装备、冶炼机械、车辆设备制造、物流运输、消防、安防等领域，几十年来，振动传感器作为世界各国的**技术，在大规模集成电路快速发展的支持下，获得了长足发展和进步;在现代大规模工业化生产中，对传感器的精度、稳定性也提出了更高要求。

　　汤姆斯公司在国内、外的研发工程师和工程技术人员的共同努力下，借鉴国内外同行业技术经验，在电信号测量方法振动传感器的研发、制造、工程方面积累了一定经验，愿与同行共同分享和交流，以期抛砖引玉，得到该领域专家、学者的指教。

　　二、振动传感器类别

　　1、按其测量方式分类：

　　机械测量方式：将工程振动的参量转换成机械信号，经过机械机构的放大调整后，再进行测量、记录;这种测量方式精度差;在现场测试时只能做简要估算;

　　光学测量方式：将工程振动的参量转换为光学信号，经过光学机构的放大后显示和记录，这种测量方式精度较高，对工作现场的温度、湿度、光照有一定要求;

　　电信号测量方式：将工程振动的压力变化、磁场变化，转换成电信号，电信号经电路处理后，通过微控制器做显示、记录、分析，随着高速高精度芯片的大量涌现，电信号测量方式而获得快速发展，这种测量方式精度高，对温度、湿度、光照等环境的依赖度较低;这也是目前工业生产、生活中应用得*广泛的测量方法。

　　2、按其功能分类：

　　由于传感器内部机电变换原理的不同，机械量的变化可转变为电阻值、电感量、电容量等可测量的线性电信号的变化;针对输出的电信号各不相同，必须配备专用的测量接口电路，这样才能方便显示，方便分析仪器对数据的记录与分析。按功能有以下几种分类方法：

　　按机械接收方式的不同分：相对式、惯性式等;

　　按机、电变换方式的不同分：电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式等;

　　按测量机械量的不同分：拉力传感器、压力传感器、扭力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器等。

　　我们针对电信号测量方式振动传感器来讨论。

　　三、电信号测量方式振动传感器原理

　　使用霍尼威尔的磁场传感器HMC1002测量磁场强度并转换为电信号，它具有精度高，稳定性好，工作温度范围宽等特点;选用这种器件可充分保证在恶劣环境下传感器的正常稳定工作;它具有两路输出，A路作为数据采集，B路采集的数据作为A路数据的校对;提高了采集数据的整体精度;也可以作为双轴采集使用，对设备在不同维度上的振动都可以监测。

　　使用AD公司的单电源，高精度运放对采集信号进行放大，再通过信号调整电路，将信号引入模数转换电路，我们选用TI公司的TLC2543做信号的转换，该器件是采用CMOS技术生产的12位转换器，自带时钟信号，具有三重自检功能，允许11路模拟信号输入，即可以作为同路信号的互相检验，也能方便扩展通道数量，为多维度检测提供预留接口。

　　使用PIC单片机接收模数转换后的信号，实现记录、分析、显示、转发等功能，该单片机具有抗干扰能力强，工作电压范围宽，程序编写简洁等特点。

　　以下给出部分已经调试通过的AD转换代码，供参阅：

　　void InitAD() //------初始化AD芯片----//

　　{

　　unsigned char i;

　　ADclk = 0;

　　ADcs = 0;

　　Delay10us();

　　for(i=0;i

　　{

　　ADclk = 1;

　　ADclk = 0;

　　}

　　ADcs = 1;

　　dly10us(10);

　　}

　　void adconversion() //interrupt 0//----转换-----//

　　{

　　unsigned char j;

　　unsigned int adata;

　　if(adconend) return;

　　if(adstart == 0)

　　{

　　ADsum = 0;

　　InitAD();

　　adtime = ADnumber;

　　adstart = 1;

　　}

　　adtime--;

　　adata = 0;

　　ADcs = 0;

　　for (j=0;j

　　{

　　ADclk = 0;

　　adata *= 2;

　　ADclk = 1;

　　adata = adata | ADdatain;

　　}

　　ADcs = 1;

　　ADsum += adata;

　　if(adtime == 0)

　　{

　　ADdata = ADsum / ADnumber;

　　adstart = 0;

　　adconend = 1;

　　}

　　}

　　四、电信号测量方式振动传感器的指标

　　我们的技术参数如下：

　　灵 敏 度：20mv/mm/s±5% ; 30mv/mm/s±5% ; 50mv/mm/s±5% ;

　　频率响应：5～1000Hz ;

　　自振频率：10Hz ;

　　测量范围：1、0～10mm/s 0～20mm/s 0～50mm/s ;2、0～100um 0～200um 0～500um ;

　　输出信号：标准电流4～20mA ;

　　输出阻抗：≤500Ω ;

　　电源：DC24V ;

　　*大加速度：10g ;

　　安装方式：垂直或水平安装于被测振动源上 ;

　　使用环境：温 度 -40℃～60℃ 、相对湿度≤90% 。

　　灵敏度、频率响应、自振频率、测量范围等参数满足大部分通用设备的需要;输出信号、输出阻抗是标准信号，这种输出接口可与PLC、DCS等系统直接连接使用;大部分工业现场能满足电源DC24V供电需求;高强度的密闭金属外壳对内部精密电子电路提供屏蔽和保护，避免电磁信号的干扰和水、雾及其他腐蚀性液体或气体对内部的侵害。