了解传感器灵敏度
敏感性 是指传感器输出信号与其所测量的输入物理量之比——实际上，即其增益或转换系数。对于 振动 对于此类传感器而言，灵敏度定义了每单位振动产生的电输出（电压或电荷）的大小，无论该振动是以何种形式表示的 加速度, 速度 或 位移. 更高的灵敏度意味着在给定的振动水平下输出信号更大，这有助于提高分辨率和信噪比——但同时也限制了在传感器输出饱和之前可测量的最大振动值。灵敏度是将原始传感器电压转换为有意义的工程单位时必须了解的基本参数。该参数在制造过程中是固定的 校准，标注于 校准证书，并用于后续的所有振动计算中。
首先需要说明一点：本文旨在探讨 传感器 灵敏度，即传感器每单位输入对应的输出量。不应将其与 平衡敏感性，该指标描述了平衡机读数随转子每单位不平衡量的变化程度——这是一个相关概念，但属于不同的测量方式。
1. 按传感器类型划分的灵敏度单位
加速度计
"(《世界人权宣言》) 加速度计 是振动测量的主力设备，其灵敏度会根据信号调理类型而有所不同。
- IEPE / 电压模式： 表示为 毫伏/克 （毫伏每克加速度）；典型值为 10–1000 mV/g，其中 100 毫伏/克 最常见的通用型传感器。灵敏度为500–1000 mV/g的高灵敏度传感器适用于低振动环境，而灵敏度为10–50 mV/g的低灵敏度传感器则适用于高振动和冲击环境。
- 电荷模式: 表示为 pC/g （皮库隆/克）；典型值为 1–1000 pC/g，通用型产品通常为 10–50 pC/g。
速度传感器和位移探头
- 速度传感器: 每 in/s 对应 mV，或每 mm/s 对应 mV —— 通常为 100 mV/in/s，约等于 3.94 mV/mm/s；有时也写作每 m/s 对应 V（100 mV/in/s ≈ 3.94 V/(m/s)）。
- 位移传感器: mV/mil 或 V/mm —— 通常为 200 mV/mil 或 7.87 V/mm，用于 涡流探头，并且始终针对特定的目标材料和间隙范围进行校准。
2. 灵敏度权衡
在传感器选型过程中，敏感度与测量范围之间存在着根本性的矛盾，二者往往相互制约。
高灵敏度（100–1000 mV/g）
- 优点： 低振动条件下输出信号大，分辨率更高，能检测微小变化，信噪比更优，且在低振动机械上表现理想。
- 缺点： 有限 动态范围 该产品在较低振动水平下即会饱和（典型范围为±5g至±50g），因此不适用于高振动或高冲击的工作环境。
低灵敏度（10–50 mV/g）
- 优点： 宽动态范围，能够测量高振动（±100g 至 ±10,000g），适用于冲击和撞击测试，且在剧烈振动条件下不会出现饱和现象。
- 缺点： 低振动条件下输出信号较弱，信噪比较低，分辨率降低，且可能无法捕捉到细微的变化。
3. 根据应用场景选择灵敏度
一个实用的原则是，应根据预期的振动水平选择合适的传感器，确保信号能够充分填满仪表的输入量程，且不会发生削波。
- 低振动（< 5 mm/s）： 高灵敏度（100–500 mV/g），适用于对微小变化的高分辨率要求较高的精密及低速机械。
- 中等振动（5–20 mm/s）： 通用工业机械的标准灵敏度（50–100 mV/g）——这是最常见的范围。
- 高振动（> 20 mm/s）： 低灵敏度（10–50 mV/g），以防止破碎机、磨机及高不平衡设备出现饱和。
- 冲击与碰撞： 灵敏度极低（1–10 mV/g），以满足冲击和碰撞测试中±1000g或更高的要求。
4. 对测量结果的影响
信号电平、动态范围和噪声
- 信号电平： 更高的灵敏度会产生更大的信号电压，从而更好地填满仪器输入范围并提高分辨率——但同时也限制了可测量的最大振动幅度。
- 动态范围： 从噪声底到饱和点的量程；高灵敏度对应窄量程（适用于微弱信号），低灵敏度对应宽量程（适用于变化信号）——这体现了分辨率与量程之间的直接权衡。
- 噪声性能： 每个传感器都存在固有的电气噪声底限；在低振动环境下，更高的灵敏度能带来更好的信噪比，而随着灵敏度的降低，该噪声的影响也会成比例地增大。
一个示例：当一个灵敏度为 100 mV/g 的传感器受到 50g 的振动时，会产生 5 V 的输出。如果仪器的输入范围为 ±5 V，那么该传感器在 50g 的上限范围内都能正常工作——超过这个范围就会发生过载。
5. 校准与验证
灵敏度只有在准确且及时的情况下才有价值，因此会在传感器使用寿命的三个阶段对其进行验证。
- 出厂校准： 新传感器在出厂时已进行校准，其灵敏度通常标注在传感器本体或证书上，公差范围通常为±5%–10%；在进行任何关键应用前，请务必进行核验。
- 定期重新校准： 灵敏度会随时间推移而发生漂移，因此应每年或按计划进行重新校准，从新证书中获取更新后的数值，并将其输入仪器或进行校正。
- 现场核查： 手持式校准仪会施加已知的参考振动，以便您确认输出值与预期值（灵敏度 × 输入）相符——这是在进行重要测量前的一项快速合理性检查。
这与……不同 永久校准 在转子动平衡领域，该术语指的是动平衡机中存储的、可重复使用的校准数据，而非传感器的增益。
6. 相关规格
- 测量范围： 传感器能够检测到的最大振动值，与灵敏度成反比——一个输出为±5 V的100 mV/g传感器，其测量范围为±50g。
- 分辨率： 可检测到的最小变化量，受噪声和数字化程度的限制；灵敏度越高，分辨率通常越好。
- 线性度 在整个测量范围内，灵敏度保持得有多稳定——优质传感器的偏差应小于线性值的 1%，该偏差以满量程误差的百分比表示。
7. 实际考虑
仪表输入匹配与混合车队
- 输入匹配： 仪表的输入范围必须与传感器的输出相匹配——一个100 mV/g的传感器在50g时会产生5 V的输出，这必须适应±5 V的输入范围；可调的输入增益使一台仪表能够处理不同灵敏度的传感器。
- 多个传感器： 在同一个程序中使用灵敏度各异的传感器，意味着需要为每种传感器分别配置仪器，而输入错误的灵敏度是常见的误差来源——统一采用单一灵敏度可大大简化操作流程。
在便携式仪器中，灵敏度参数正是软件将传感器输出的毫伏信号转换为用于诊断和平衡的幅值与相位读数所必需的参数。例如，像 Balanset-1A 已根据所提供的每个设备的灵敏度进行配置 加速度计 以便其测量值以真实的工程单位显示；输入正确的数值才能确保以毫米/秒为单位的读数足够可靠，从而用于计算平衡修正值。如果输入的灵敏度与安装的传感器不匹配，后续的所有数值都会按相同的比例出现偏差。您可以使用我们的工具，针对特定的传感器和振动情况，对预期输出结果进行合理性检查 振动传感器灵敏度计算器.
传感器的灵敏度是定义物理振动与电信号之间转换关系的基本参数。理解其单位、选择与预期振动水平相匹配的数值，并将其正确输入测量仪器，对于确保测量准确、合理选择传感器以及避免因灵敏度不匹配或饱和而产生的误差至关重要。
