数显手持式测振仪的工作原理是通过传感器将振动的机械量转化为电信号,再经电路处理、数据运算后,以数字形式直观显示振动的加速度、速度或位移等参数,核心是实现“机械振动→电信号→数字结果”的转化。
其工作流程主要分为4个核心步骤,各环节协同确保测量精度和便捷性:
1.振动信号采集:传感器将机械振动转为电信号
这是测振仪的核心输入环节,主要依赖内置的压电式传感器(当前主流类型),原理如下:
传感器内部的压电晶体(如石英、压电陶瓷)具有“压电效应”:当测振仪探头接触振动物体时,物体的振动会带动压电晶体发生机械形变。
形变会使压电晶体表面产生等量异号的电荷,形成微弱的交变电压信号(电信号),且电信号的频率、幅值与物体振动的频率、强度呈线性对应关系(振动越强,电信号幅值越大)。
部分测振仪会搭配磁吸或探针式探头,确保与被测物体紧密接触,减少信号丢失(如针对小型设备或狭小空间的振动测量)。
2.信号预处理:放大与滤波,消除干扰
传感器输出的电信号通常微弱(毫伏级甚至微伏级),且可能夹杂环境干扰(如电磁噪声),需通过内部电路处理:
信号放大:通过运算放大器将微弱电信号放大至可处理的电压范围(通常为伏级),为后续处理提供稳定信号源。
滤波处理:内置低通、高通或带通滤波器,过滤掉与测量无关的干扰信号(如高频电磁噪声、低频环境振动),仅保留与物体振动相关的有效信号,避免干扰导致测量误差。
3.信号转换:模拟信号转为数字信号
经过预处理的电信号仍为模拟信号(连续变化的电压),无法直接被数字电路运算,需通过以下步骤转换:
测振仪内部的A/D转换器(模数转换器)会将模拟电信号按固定时间间隔“采样”,将每个采样点的电压值转化为对应的数字代码(二进制数据)。
采样频率需满足“奈奎斯特准则”(通常为被测振动频率的2倍以上),确保数字信号能完整还原原始振动的特征,避免信号失真。
4.数据运算与显示:输出直观的数字结果
数字信号经处理器运算后,最终以用户可读取的形式呈现:
数据运算:处理器根据预设的算法(结合传感器灵敏度参数),将数字信号对应的电压值,换算为振动的物理量参数,如加速度(单位:m/s²、g)、速度(单位:mm/s)、位移(单位:μm)——这三个参数是振动测量的核心指标,可根据需求切换显示。
数字显示:运算结果直接在液晶屏上以数字形式显示,部分机型还支持波形图、最大值/最小值/平均值统计,或通过按键切换单位、存储数据,方便现场记录和后续分析。