了解感測器靈敏度
靈敏度 是感測器輸出信號與其所測量的輸入物理量之比——實質上即其增益或轉換係數。對於 振動 感測器而言，靈敏度定義了每單位振動產生的電氣輸出（電壓或電荷）量，無論該振動是以 加速度, 速度 或 位移表示。較高的靈敏度在給定振動水平下會產生較大的輸出，從而提高解析度與信噪比——但這也限制了感測器輸出飽和前可測量的最大振動。靈敏度是您必須了解的基本規格，以便將原始感測器電壓轉換為有意義的工程單位。它在製造期間固定 校正，記錄在 校正證書，並用於後續的每項振動計算。
首先澄清一點：本文討論的是 感測器 靈敏度，即換能器的單位輸入輸出。切勿將其與 動平衡靈敏度混淆，後者描述的是動平衡機讀數隨轉子不平衡每單位變化的幅度——這是一個相關但不同的測量概念。
1. 依感測器類型的靈敏度單位
加速規
The 加速規 是振動測量的主力，其靈敏度根據信號調節類型的不同而採用不同的標註方式。
- IEPE / 電壓模式： 以 mV/g （每 g 加速度的毫伏數）表示；典型值為 10–1000 mV/g，其中 100 mV/g 是最常見的多用途數值。500–1000 mV/g 的高靈敏度型號適合低振動作業，而 10–50 mV/g 的低靈敏度型號則適合高振動與衝擊環境。
- 電荷模式: 以 pC/g （每 g 的皮庫侖數）；典型值為 1–1000 pC/g，其中 10–50 pC/g 為常見的多用途範圍。
速度感測器與位移探頭
- 速度感測器: mV per in/s 或 mV per mm/s——通常為 100 mV/in/s，相當於約 3.94 mV/mm/s；有時引用為 V per m/s（100 mV/in/s ≈ 3.94 V/(m/s)）。
- 位移探頭: 每 mil 的 mV 數或每 mm 的 V 數——對於 渦流探頭，通常為 200 mV/mil 或 7.87 V/mm，且始終針對特定目標材料與間隙範圍進行校準。
2. 靈敏度的權衡
感測器選型的核心矛盾在於，靈敏度與測量範圍呈反向關係。
高靈敏度（100–1000 mV/g）
- 優勢： 在低振動下產生較大輸出，具備更好的解析度以偵測微小變化，擁有更佳的信噪比，且在低振動機械上表現理想。
- 缺點： 有限的 動態範圍 在較低振動下即會飽和（典型範圍 ±5g 至 ±50g），使其不適合高振動或衝擊作業。
低靈敏度（10–50 mV/g）
- 優勢： 具備寬廣的動態範圍，可測量高振動（±100g 至 ±10,000g），適合衝擊與撞擊環境，且在劇烈條件下不會飽和。
- 缺點： 在低振動下輸出較小，信噪比較差，解析度降低，且有遺漏微小變化的風險。
3. 依應用選擇靈敏度
實務上的法則是將感測器與您預期的振動水平相匹配，使信號能充分填滿儀器的輸入範圍而不致削波。
- 低振動（< 5 mm/s）： 高靈敏度（100–500 mV/g）適用於精密與低速機械，在此類應用中，對微小變化的良好解析度至關重要。
- 中等振動（5–20 mm/s）： 標準靈敏度（50–100 mV/g）適用於一般工業機械——這是最常見的範圍。
- 高振動（> 20 mm/s）： 低靈敏度（10–50 mV/g）可防止破碎機、磨機及高不平衡設備發生飽和。
- 衝擊與撞擊： 極低靈敏度（1–10 mV/g）可達到 ±1000g 或更高，適用於撞擊與碰撞測試。
4. 對測量的影響
信號電平、動態範圍與噪聲
- 信號電平： 較高的靈敏度會產生較大的信號電壓，能更好地填滿儀器輸入範圍並提高解析度——但會限制可測量的最大振動。
- 動態範圍： 從雜訊底噪到飽和的範圍；高靈敏度提供較窄的範圍（適合小訊號），低靈敏度提供較寬的範圍（適合變化訊號）——這是在解析度與範圍之間的直接權衡。
- 雜訊效能： 每個感測器都有固有的電氣雜訊底噪；較高的靈敏度在低振動下提供更好的訊噪比，而隨著靈敏度下降，該雜訊會成比例地變得更加顯著。
實例檢查：一個 100 mV/g 的感測器在 50g 的振動下產生 5 V 的輸出。如果儀器的輸入為 ±5 V，該感測器正好匹配到其 50g 的上限——任何超出部分都會削波。
5. 校準與驗證
靈敏度只有在準確且最新時才有用，這就是為什麼在感測器的生命週期中有三個驗證點。
- 出廠校準： 新感測器在出廠時進行校準，靈敏度標記在機身或證書上，公差通常為 ±5–10%；在任何關鍵使用之前請驗證它。
- 定期重新校準： 靈敏度會隨時間漂移，因此每年或按計劃重新校準，從新證書中獲取更新後的值，並輸入儀器或應用修正。
- 現場驗證： 手持式校準器施加已知的參考振動，以便您確認輸出是否符合預期值（靈敏度 × 輸入）——在重要測量前的快速合理性檢查。
這與 永久校準 在轉子動平衡中不同，在那裡該術語指的是平衡機儲存的可重複使用校準，而不是換能器的增益。
6. 相關規格
- 量測範圍： 感測器可以捕捉的最大振動，與靈敏度成反比——一個 ±5 V 輸出的 100 mV/g 感測器提供 ±50g 的範圍。
- 解析度： 最小可檢測變化，受限於雜訊和數位化；較高的靈敏度通常意味著更好的解析度。
- 線性度： 靈敏度在測量範圍內保持恆定的程度——好的感測器保持在 < 1% 的線性偏差，指定為滿量程誤差的百分比。
7. 實際考量
儀器輸入匹配與混合機隊
- 輸入匹配： 儀器輸入範圍必須容納感測器輸出——50g 下的 100 mV/g 感測器產生 5 V，必須符合 ±5 V 輸入；可調輸入增益讓單一儀器處理不同的靈敏度。
- 多種感測器： 在一個程式中運行不同靈敏度的感測器意味著為每個感測器配置儀器，輸入錯誤的靈敏度是常見的錯誤來源——標準化單一靈敏度可大幅簡化操作。
在便攜式儀器中，靈敏度數值正是軟體將換能器的毫伏轉換為用於診斷和動平衡的振幅與相位讀數所需的內容。像 Balanset-1A 這樣的現場分析器會為每個隨附的 加速規 配置靈敏度，以便其測量以真實的工程單位顯示；輸入正確的數值是保證 1× mm/s 讀數足夠可信以計算動平衡修正的關鍵。如果輸入的靈敏度與安裝的感測器不符，後續每個數值都會以相同的比例出錯。您可以使用我們的 振動感測器靈敏度計算器.
感測器靈敏度是定義物理振動與電氣訊號之間轉換的基本規格。了解單位、選擇與預期振動水平匹配的值，並在測量儀器中正確輸入，對於準確測量、合理的感測器選擇以及避免靈敏度不匹配或飽和帶來的錯誤至關重要。
