振动传感器在工业物联网应用中的潜力到底有多大?【社群智汇】

振动传感器它与工业物联网息息相关,市场潜力巨大。

  【编者按】:由传感器专家网创建的微信社群——【传感器专家网社群】,汇聚了大批传感器业内人士,并每天就各种传感器话题进行热烈讨论,迸射出闪耀的知识火花。于是,我们把社群里极具价值的精彩对话整理成文,推出了专题栏目“社群智汇”。

  【今日话题】是振动传感器,它与工业物联网息息相关,市场潜力巨大。

微信截图_20201103202217.png

@传感器专家网-杨军:

  咱们今天就来聊聊“振动传感器”这个话题。振动传感器,与目前的机器设备运行在线监测维护、IioT工业物联网、智能制造、工业4.0 等热门话题密切相关,是一个具有巨大增长潜力的市场,的确是话题热点,希望大家各抒己见、踊跃参与讨论。

  

@海***:

  太需要啦!近期有个做户外建筑电梯的企业,说安检部门要求对电梯的电机进行在线检测,一个电机装6个振动传感器,1个1000多元,他说每年上千部电梯成本太大了,问我有没有低成本方案,我也说不上来,群里有没有大咖给个方案,这个客户数据采集器已经有了,就等传感器啦。

  

@肖***东:

  是和霍尼韦尔、TI一样的产品吗?

  

@Y***:

  国产品牌可以接受么?

  

@海***:

  可以,他要求先能达到安检部门检查就行。

  

@邱***:

  振动传感器在电机上用的很多啊。包括塌方监测都有用的。

  

@西***虫:

  振动传感器一般是压电式的吗?专家科普一下。

  

@李***骑:

  我关注温、湿、气压、冲击振动国产化传感器,具有核心技术知识产权。

  

@邱***:

微信图片_20201103194032.jpg

  

@杨***n:

  国产传感器件龙头是哪家?

  

@邱***:

  领域太多了。

  

@杨***n:

  按销售额算。

  

@L***n:

  激光传感器和光电传感器不是一样的使用效果吗?

  

@邱***:

  差得远。虽然都是光学仪器。

  激光也分很多种,像北立、芯世界这些做的就不太一样。

  举个例子,同样测H2S,开路激光,BOREAL的通过中继能测到十公里,霍尼韦尔的红外拼了老命也就2500米,但是都是正常工作啊

  不同的工况和客户购买能力,就要上不同原理的分析手段。

  

@四***:

  但是成本上来说,激光的动辄十几万,红外的就便宜太多了。

  

@邱***:

  激光大头是光源,其他的价格都下来了,现在国产模块几万块钱,就看你敢用不。

  其实有量了就能解决成本和良品率问题,像维萨拉、罗卓尼克这几家做到湿度传感器全球前几后把低端传感器当白菜卖,但国产就不行,国产的好的像中电伊川一年就几千的量,一半的良品率就把成本推高了。

  像埃森和我们光养CNAS实验室就很费钱,量小了根本就下不来。

  所以很多公司虽然有技术储备,但是考虑专利壁垒和成本,造还真不如买。

  

@传感器专家网-杨军:

  振动传感器主要基于两种传感器技术:压电式加速度传感器和磁电式速度传感器 。

  压电式加速度传感器属于惯性式传感器。它是利用某些物质如石英晶体的压电效应,在加速度计受振时,质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时,则力的变化与被测加速度成正比。

  磁电式传感器的工作原理是基于电磁感应定律,它的输出电动势信号和切割磁力线的速度成正比,常做成测量速度的传感器,所以也称速度传感器。只要在测量电路中加上微分电路或积分电路即可得到加速度或位移信号,进而得到振动信号。


  振动传感器输出

  模拟输出:4-20mA,0-5V

  数字输出:RS485

  无线输出类型分为:Zigbee,NB-iot,Lora,GPRS,Bluetooth


  振动传感器输出参数

  加速度值g

  位移值mm

  速度mm/s, m/s


  振动传感器频响范围

  高频:5-50KHz 主要应用于航天领域,地震监测

  中频:20Hz-5KHz 主要应用于车辆,机械振动等,如发动机振动、机床、压缩机、传送带等

  低频:0.1-120Hz 主要应用于水利水电,风电,桥梁大坝,环境监控,地震检波等

  基于压电式加速度技术的振动传感器,较多的应用于机械振动测量中。


timg (3).jpg


@H***玮:

  谁做振动传感器做的好?

  

@M***美:

  我们做地震勘探,地震检波器。

  

@相***里:

  地震波检测要求很高的吧?

  

@M***美:

  我们的采集站可以采集地震波,检波器灵敏度高。

  

@相***里:

  是低频的吗?

  

@M***美:

  有低频。0.2Hz -150Hz.

  

@相***里:

  低频的据说很贵,一般用不起。

  你们用的是不是全进口?

  

@M***美:

  不是,我们是自产自销。

  

@传感器专家网-杨军:

  地震检波器,就是典型的采用磁感技术测震动的案例。

  @Mellisa美 你是深圳DTCC公司的吧,你们出货量很大喔,已经超过了中石油下面的物探公司了。不过,比起你们的国外竞争对手,你们还有很长的路要走,加油。

  

@M***美:

  感谢杨总的肯定,我们的路还很长。

  

@传感器专家网-杨军:

  在进行地球物理勘探,勘测地下石油矿产资源时,会在地面按照矩阵布设大量的地震检波器,然后通过爆破,各个传感器收集地震回波,采用GPS秒脉冲进行时间同步,将所有传感器数据采集数据汇集,从而绘制出眼睛无法看见的地下矿藏分布图。这是一个非常有意思的应用,国外大的石油公司,每年要消耗数百万套这样的地震检波器。

  我们国内物探行业的几家传统地震检波器公司,采用的都是有线传感器布网方式进行爆破勘探,笨重且非常不方便,爆破前的连线布网是一个很工作量很大的事情。

  @M***美 你们的这种不需线缆独自采集数据的地震减波器,实际就是一各个独立的数据纪录仪,像播种一样布局采勘探测量区域,爆破后捡回去取数据绘制地矿图就好了,是非常先进的设计理念。不过爆破后也经常找不到检波器对吧。

  

@M***美:

  @传感器专家网-杨 军  一般不会丢,但是避免不了,澳洲也被牛叼过。


@传感器专家网-杨军:

  目前在工业中很热门的工业物联网应用是设备状态在线监测,通常设备老化或者有故障时,比如电机,最明显的预兆就是发热和振动加剧,通过给设备安装振动传感器和温度传感器,进行在线监测,提前预知设备老化和损坏的征兆,从而达到预防停机的目的。

  下面几张图比较好地解释了工业物联网远程设备在线监测的应用场景,现场机器设备都安装的振动传感器和温度传感器。


  地震检波器,就是典型的采用磁感技术测震动的案例。

  在进行地球物理勘探,勘测地下石油矿产资源时,会在地面按照矩阵布设大量的地震检波器,然后通过爆破,各个传感器收集地震回波,采用GPS秒脉冲进行时间同步,将所有传感器数据采集数据汇集,从而绘制出眼睛无法看见的地下矿藏分布图。这是一个非常有意思的应用,国外大的石油公司,每年要消耗数百万套这样的地震检波器。

  

@O***魏:

  我对震动传感器的认知还停留在电容式加速度传感器和干簧管。

  受益匪浅。

  

@蓝***花:

  现在有一种微地震压裂检测技术,在石油开发技术上应用,不知道接触过没有?

  

@传感器专家网-杨军:

  微地震压裂检测技术,是近年发展起来的一种新型技术。主要是用水压导致岩土产生裂隙微地震,通过合理布局检波器采集震波微信号,来推算地层局部结构模型、或者预测地质灾害。由于信号相对于背景噪声非常微小,对数学建模和算法能力的要求比较高,这项技术在油气勘探、矿山地质灾害预测方面很有用,我对这项技术仅限于初步了解,与应用单位有打过交道,但没有具体到项目方案。

  

@蓝***花:

  我是做石油工程的,最近在想上这个项目。

  

@传感器专家网-杨军:

  石油行业是比较封闭的一个市场,如果有渠道应该比较好做啊。

  跟东方地球物理所有打交道吗?他们做这个项目。

  

@蓝***花:

  他们不怎么愿意做,嫌没有效益。

  这个技术现在也发展到井群检测了,不似从前的单井作业。

  做这个业务的多以民企为主,服务价格不高,二十万左右一个井群,诸如东方物探这类企业没人愿意干。

  

@传感器专家网-杨军:

  其实除了相对封闭的石油物探系统研究院所企业,国内一些岩土工程行业的企业在这方面也已经有了长足的进步,涉及到更多的基坑、井下裂缝、压力、位移、倾斜、测向、井下电视等探测技术和应用方案,跟石油勘探是相通的;另外一批公司规模更大、技术积累深厚的测绘公司更是紧随其后赶超,可以多关注他们的技术进步。

  

@邱***:

  我看很多垮塌路段有震动传感器做监护,像108国道有次就是依靠监测提前一天把人和施工器械撤出来了,第二天几百米的就滑坡掉河里了路段。

  

@传感器专家网-杨军:

  是的,现在很多铁路、高速公路、涵洞、坡道、山体等都会有滑坡垮塌等地质灾害的监测,通过DGPS测量地表位移,通过倾斜传感器、电子罗盘压力传感器、裂缝检测传感器等组合测量地下垮塌裂缝和深部位移,采集数据输送到云端监控中心,这是目前典型的物联网地质灾害监测方案。

  

@r***h:

  目前分布式光纤振动传感技术的应用已经受到重视!

  

@蓝***花:

  国内三桶油是典型的垄断企业,除了当地主,精力没有放在技术创新和进步上,技术进步还是要制度支持。

  

@传感器专家网-杨军:

  是的,没有压力就没有动力。

  

@马***杰:

  关于振动传感器,一般要给出具体的应用目的。

  我们曾经接触或实施过的项目:

  1. 汽车发动机活塞松旷产生的活塞敲缸故障检测。

  2. 入侵探测

  3. 基于3轴加速度测量的振动探测及倾斜探测。

  不同的探测目的,实现的成本差别太大。

  

@S***g:

  和国外比,振动传感器国内是什么水平呢?主要的技术难点在哪里?

  

@马***杰:

  一般大家只说振动,实际上我们面临的问题包括 “振动” 和 “震动”。

  不论是“振动”还是“震动”,都会产生加速度,凡是用加速度可表征的振动/振动,加速度传感器就可以,平常所说的振动传感器很多其实就是加速度传感器;

  实际上,我们面临的很多振动/振动问题,无法用加速度去表征的,比如频度、幅度,频率、频谱等等,必须用特定方法探测,没有统一的传感器。

  

@a***萍:

  那请教一下,我的要求,希望可以检测加速度、频率或者振幅的,有吗?

  

@马***杰:

  加速度一定是与质量相关的,F=mg,  质点运动才谈的上加速度。

  F=ma, 给定质量,测量出力就等于测量出加速度;

  力是有大小和方向的,力的方向和加速度方向一致;只要测量出质点在给定方向的受力,就可计算出质点在给定方向的加速度。

  三轴加速度传感器,三个方向的受力,你可以合成任何你所关心的方向。

  

@9***:

  请问一下,加速度计是怎么测量角速度的?

  

@R***o:

  加速度传感器测量的是线加速度,包括静止情况下的重力加速度。陀螺仪测量的是角速率。

  

@a***萍:

  那加速度对应的频率能测量吗?

  

@R***o:

  一般用加速度传感器测频率主要就是振动的频率了。

  

@a***萍:

  对的,我就是要的振动频率,以及相对应频率下的加速度。有推荐的传感器吗?

  

@R***o:

  这个要看测量的频率范围是多大。振动的G幅值有多大。

  

@a***萍:

  10Hz~100Hz.

  

@R***o:

  加速度传感器测量振动频率需要内部有时-频域的变化计算。

  你直接找振动传感器吧。

  振动传感器可以输出振动的加速度值以及频率。

  

@9***:

  加速度计测量线加速度这个用得挺多的,想问一下你们有用过用加速度计来测角加速度的么?推荐一个型号来看看。

  

@R***o:

  用什么型号产品,要看你的应用,用哪种类型的振动传感器。

  线加速度和角加速度有成比列关系的。貌似可以用线加速度传感器来测角加速度。

  也可以用陀螺仪测到的角速率微分一下。

  

@马***杰:

  “振动/震动”频率?

  1.  震动频率,以多大的频度对物体实施冲击(撞击)

  2.  振动频率,分为:

  (1)物体收冲击后发生的抖动频率;

  (2)物体受冲击后,材料本身的固有频率振动。

  速度的量纲只与位移和时间有关,力和加速传感器测量不了任何方向的速度。

  

@9***:

  我们测角速度一般都是用陀螺仪,还没用过加速度计。

  

@R***o:

  测角速度肯定是用陀螺仪的。

  

@相***里:

  @传感器专家网-杨 军  图文并茂,深入细致。


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