Das Arbeitsprinzip des digitalen Handvibrationsmessers besteht darin, die mechanische Menge der Vibration durch einen Sensor in ein elektrisches Signal umzuwandeln, und nach der Schaltungsverarbeitung und der Datenberechnung werden die Beschleunigung, Geschwindigkeit oder Verschiebung der Vibration in digitaler Form intuitiv angezeigt.
Der Arbeitsablauf ist in vier Kernstufen unterteilt, die gemeinsam die Präzision und die Bequemlichkeit der Messung gewährleisten:
Vibrationssignalerfassung: Der Sensor verwandelt mechanische Vibrationen in elektrische Signale
Dies ist der Kerneingang des Vibrationsmessers, der hauptsächlich auf den eingebauten piezoelektrischen Sensoren (der aktuelle Mainstream-Typ) basiert, wie folgt:
Die im Inneren des Sensors befindlichen Piezokristalle (z. B. Quarz, piezoelektrische Keramik) haben einen "piezoelektrischen Effekt": Wenn die Vibrationssonde mit einem vibrierenden Objekt in Berührung kommt, führt die Vibration des Objekts zu einer mechanischen Veränderung des Piezokristalls.
Die Transformation führt dazu, dass die Oberfläche des Piezokristalls eine gleiche Menge an abweichender Ladung erzeugt, ein schwaches Wechselspannungssignal (elektrisches Signal) bildet, und die Frequenz, die Amplitude des elektrischen Signals und die Frequenz und die Intensität der Schwingung des Objekts linear korrespondieren (je stärker die Schwingung ist, desto größer ist der Amplitude des elektrischen Signals).
Einige Vibrationsmessgeräte sind mit Magnetsauge- oder Sondensonden ausgestattet, um einen engen Kontakt mit dem gemessenen Objekt zu gewährleisten und den Signalverlust zu reduzieren (z. B. bei Schwingungsmessungen für kleine Geräte oder kleine Räume).
2. Signalvorbearbeitung: Verstärkung und Filterung, um Störungen zu beseitigen
Das elektrische Signal, das vom Sensor ausgegeben wird, ist in der Regel schwach (auf Millivolt- oder sogar Mikrovolt-Ebene) und kann mit Umgebungsstörungen (wie elektromagnetischem Rauschen) vermischt werden, die durch interne Schaltungen verarbeitet werden müssen:
Signalverstärkung: Ein schwaches elektrisches Signal wird durch einen Operationsverstärker auf einen verarbeitbaren Spannungsbereich (in der Regel Volt) verstärkt, um eine stabile Signalquelle für die nachfolgende Verarbeitung bereitzustellen.
Filterverarbeitung: Ein eingebauter Low-Pass-, High-Pass- oder Bandpass-Filter filtert Störsignale ab, die nicht mit der Messung verbunden sind (z. B. hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen, niederfrequente Umgebungsschwingungen), bleibt nur das effektive Signal im Zusammenhang mit der Schwingung des Objekts erhalten, um Störungen zu vermeiden, die zu Messfehlern führen.
Signalwandlung: analoges Signal in digitales Signal umwandeln
Das vorverarbeitete elektrische Signal ist immer noch ein analoges Signal (eine sich ständig ändernde Spannung), das nicht direkt von einer digitalen Schaltung berechnet werden kann und durch folgende Schritte umgewandelt werden muss:
Der A/D-Wandler (analog-numerischer Wandler) im Inneren des Vibrationsmessgeräts „samplt“ das analoge elektrische Signal in festgelegten Zeitintervallen und verwandelt den Spannungswert jedes Probenpunkts in den entsprechenden digitalen Code (binäre Daten).
Die Abtastfrequenz muss den Nyquist-Richtlinien entsprechen (in der Regel mehr als das Doppelte der gemessenen Schwingungsfrequenz), um sicherzustellen, dass das digitale Signal die Eigenschaften der ursprünglichen Schwingungen vollständig wiederherstellt und Signalverzerrungen vermeidet.
Datenberechnung und -anzeige: Ausgabe intuitiver digitaler Ergebnisse
Nachdem das digitale Signal vom Prozessor berechnet wurde, wird es schließlich in einer benutzerlesbaren Form dargestellt:
Datenberechnung: Der Prozessor konvertiert den entsprechenden Spannungswert des digitalen Signals nach einem voreingestellten Algorithmus (in Kombination mit den Sensorempfindlichkeitsparametern) in physikalische Parameter der Schwingung wie Beschleunigung (in Einheiten: m/s², g), Geschwindigkeit (in Einheiten: mm/s) und Verschiebung (in Einheiten: μm) - diese drei Parameter sind die Kernindikatoren der Schwingungsmessung und können je nach Bedarf schaltet werden.
Digitale Anzeige: Die Berechnungsergebnisse werden direkt auf dem LCD-Bildschirm in digitaler Form angezeigt, einige Modelle unterstützen auch Wellenformdiagramme, Maximum- / Minimum- / Durchschnittsstatistiken oder den Wechsel von Einheiten durch Tastendruck und die Speicherung von Daten, um die Aufzeichnung vor Ort und die nachfolgende Analyse zu erleichtern.