震动传感器工作原理是什么

来源：江苏厚德仪表有限公司 2026年01月26日 18:29

　　震动传感器的核心原理是将机械振动转化为可测量的电信号，通过机械接收与机电转换两个核心环节实现，不同类型的传感器依托不同物理效应完成信号转换。以下是主流类型的工作原理及关键特性：

　　核心工作流程

　　机械接收：通过弹簧、质量块、阻尼器等惯性结构捕捉振动，形成质量块与外壳的相对位移、速度或加速度变化。

　　机电转换：利用压电效应、电磁感应、电容 / 电阻变化等物理原理，将机械形变转化为电荷、电压、电流或电参数(电阻、电容、电感)变化。

　　信号调理：通过放大、滤波、解调等电路，将转换后的电信号处理为标准电压 / 电流信号，供后续分析仪器读取。

　　主流类型工作原理与特点

　　类型核心原理工作过程关键特性典型应用

　　压电式压电效应(晶体 / 陶瓷受力生电)振动使质量块产生惯性力作用于压电元件，压电材料形变→表面产生电荷，电荷量与振动加速度成正比，经电荷放大器转为电压信号输出无需电源(自发电)，高频响应好(可达 11kHz)，适合冲击 / 高频振动；信号弱需放大工业设备监测、冲击报警、精密机床振动控制

　　电磁式(磁电式)法拉第电磁感应(线圈切割磁力线生电)磁铁与壳体形成磁回路，振动时线圈(质量块)与壳体相对运动，切割磁力线产生感应电动势，输出与振动速度成正比输出与速度成正比，中低频响应好，结构坚固；需相对运动大型电机、风机等旋转机械振动监测

　　电容式电容变化(极板间距 / 面积改变)质量块与固定电极构成电容，振动导板间距变化→电容值改变，通过调理电路转为电压信号低频响应好(0.1Hz～5kHz)，精度高，噪声低；易受温度 / 湿度影响汽车电子、建筑结构监测、MEMS 加速度计

　　压阻式压阻效应(应力导致电阻变化)振动使质量块位移，压阻元件受应力变形→电阻值改变，通过惠斯通电桥输出与振动加速度相关的电压信号灵敏度高，体积??；温度系数大，需温度补偿汽车安全气囊、工业设备振动监测

　　电涡流式电涡流效应(交变磁场感应涡流)传感器线圈通交流电产生交变磁场，金属被测物表面产生电涡流；振动改变线圈与被测物距离，导致涡流特性变化，通过检测线圈阻抗 / 电感变化获取振动信号非接触测量，适合金属表面，精度高(微米级)；仅限导电被测物旋转轴振动监测、精密机械位移测量

　　光纤式光相位 / 强度变化(光纤形变影响光传播)振动使光纤形变，导致光相位偏移(干涉型)或光栅波长漂移(FBG 型)，通过解调光信号获取振动信息抗电磁干扰，本质安全，适合易燃易爆环境；成本较高油井、化工厂、桥梁结构健康监测

　　关键技术要点

　　惯性式 vs 相对式

　　惯性式：以质量块为参考，测量绝对振动(加速度、速度)，如压电式、MEMS 加速度计。

　　相对式：以固定参考点为基准，测量相对位移，如电涡流式、电容式位移传感器。

　　输出信号与振动参数对应关系

　　压电式、压阻式→与加速度成正比。

　　电磁式→与振动速度成正比。

　　电容式、电涡流式→与位移成正比。

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