什麼是加速規？振動分析指南
一個 加速規 是一種 感測器 （或感測器）將機械運動——特別是 加速度 由振動或衝擊產生的——轉換為成比例的電信號。它是 預測性維護 與 狀態監測中應用最廣泛的感測器。透過測量機器上某一點的速度變化率，加速規提供原始資料，讓分析師診斷各種機械與電氣故障——從 軸承缺陷 至 不平衡 與 不對心.
1. 定義：振動測量的核心
加速度是旋轉機械測量的自然物理量，因為損壞機器的動態力——來自重點的離心力、來自剝落滾道的衝擊力——與加速度成正比。加速規直接響應這些力，這就是它幾乎位於每台現代 振動分析儀 與 資料採集器.
加速規的實用優勢之一在於，其加速度信號可以透過電子方式 積分 積分一次得到 速度 （mm/s），積分兩次得到 位移 （µm）。因此，單一安裝良好的感測器即可涵蓋所有三種經典振動單位，讓分析師選擇最能揭示特定故障的單位。
2. 加速規如何運作？壓電原理
雖然存在多種物理原理，但用於工業機械的絕大多數加速規都基於 壓電效應。其工作流程簡單明瞭：
- 壓電晶體： 感測器內部，一個小型地震質量塊連接至 壓電 元件——通常為 PZT 等陶瓷材料，或在高端感測器中為精密切割的石英晶體。
- 施加力： 當機器振動時，外殼隨之移動。由於慣性，內部質量塊抵抗該運動並對晶體施加力——根據牛頓第二定律，該力等於質量乘以加速度。
- 產生信號： 受應力的壓電晶體產生微小的電荷，與施加的力成正比，因此與加速度成正比。
- 輸出： 內部電子電路處理該電荷，並透過電纜傳輸至資料採集器或監控系統，作為該點加速度的類比表示。
該電荷的處理方式定義了兩種常見類型。 電荷輸出 感測器將原始電荷傳輸至外部 電荷放大器 並耐受極高溫度。在工業中更常見的是 IEPE （或 電壓模式）類型，其將放大器整合至感測器內，並輸出低阻抗電壓，可透過普通兩芯電纜良好傳輸。最堅固的設計採用 剪切 結構，將晶體與底座彎曲及熱瞬變隔離。
3. 加速規類型
不同應用需要不同感測器，各有其優勢。
通用型加速規
這些是工業監控的主力。它們通常提供 和偏移均受影響 100 mV/g 的靈敏度，以及適用於大多數常見機械（如泵、馬達和風機）的頻率範圍——約 2 Hz 至 10 kHz。
MEMS 加速規
微機電系統（MEMS）加速規基於矽材料，體積非常小、功耗低且具成本效益。歷史上其靈敏度低於壓電型，但現代 MEMS 裝置改進迅速，常見於便攜式電子產品、汽車系統、 無線監控 節點及較低成本的狀態監控安裝。
壓阻式加速規
用於衝擊測試與低頻運動，這些感測器可響應至 0 Hz（直流加速度），使其適用於測量離心機中的穩定加速度或車輛的緩慢行駛運動。
高頻加速規
設計用於捕捉高頻事件，如早期齒輪與軸承損壞，這些感測器使用較小的地震質量塊與較高的共振頻率，可準確測量至 20 kHz 或更高——此範圍涵蓋如 包絡分析 以及 衝擊脈衝法 live.
4. 關鍵規格與選擇
選擇加速規時，工程師需權衡多項參數：
- 靈敏度（mV/g）： 較高的靈敏度產生較強輸出，更利於解析低階振動；100 mV/g 為常見工業標準。
- 頻率響應： 感測器準確讀取的頻帶。它必須涵蓋機器的預期 故障頻率 ，並低於感測器自身的 自然（共振）頻率.
- 溫度範圍： 感測器必須承受安裝位置的表面溫度；通常會並聯安裝 溫度感測器 以進行綜合監控。
- 安裝方式： 感測器的固定方式——螺柱、黏著劑或磁鐵——強烈影響高頻準確度。符合 ISO 5348 提供最佳的耦合效果與最寬的可用頻寬；磁鐵安裝適合巡檢工作，但會降低高頻上限。不良的 安裝 會引入虛假的 安裝共振 ，偽裝成機器故障。
您可以使用 加速規安裝共振計算器 來估算特定安裝方式的頻寬損失，再決定安裝方案。
5. 狀態監測中的應用
加速規幾乎是每項 振動分析 任務的基礎，包括：
- 預測性維護計畫： 定期收集巡檢 資料 ，以追蹤機器健康趨勢並預測故障。
- 故障診斷： 從 鬆動 與 軸承磨損 中精確定位不平衡、不對心 振動頻譜.
- 驗收測試： 驗證新機或修復後的機器是否符合振動規範，例如 ISO 20816 （ISO 10816 的現代替代標準）。
- 模態分析： 研究結構的 自然頻率 與 模態振型 。
現場動平衡是這些工作中要求最高的之一，因為它需要同時掌握振幅 與 該 相位 與每轉一次的振動相位。像 Balanset-1A 這類便攜式雙通道儀器，會連接兩個加速規，鎖定轉子 轉速計 脈衝，並在運轉速度下直接於機器自身的軸承處測量 1× 振幅與相位——將原始加速規訊號轉換為現場平衡轉子所需的影響係數與校正配重。
