了解摩擦电噪声

定义：什么是摩擦电噪声？

摩擦电噪声 是一种电干扰，可能会污染振动信号，特别是来自压电 加速度计。这是一种低频噪声信号，当传感器电缆本身受到机械运动（例如弯曲、挠曲或冲击）时产生。这种噪声与被测机器的实际振动无关，因此如果控制不当，可能会导致严重的测量误差。

原因：摩擦电效应

噪音是由 摩擦电效应静电，即两种不同材料接触后分离时产生的一种现象。典型的同轴加速度计电缆由中心导体、介电（绝缘）层和外屏蔽层组成。

电缆弯曲时，电介质和外屏蔽层相互摩擦，产生少量静电荷。这些静电荷产生的电压会被连接到压电传感器的高灵敏度放大器拾取。结果就是振动信号中出现与机器振动无关的低频“隆隆声”或杂散电压尖峰。

摩擦电噪声的特点

• 低频： 噪音主要是低频现象，通常发生在 10 Hz 以下。
• 杂散尖峰： 它通常表现为随机、高振幅尖峰 时间波形.
• “滑雪坡”光谱： 在一个 FFT 频谱，它会导致“滑雪坡”效应，其中噪声基底在频谱的低频端非常高，然后下降。
• 不可重复： 噪声与机器的旋转不同步，并且在测量之间不可重复。

为什么这是一个问题？

摩擦电噪声会掩盖机器真实的低频振动信号。这在分析低速机械时是一个严重的问题，因为重要的诊断信息（例如 1 倍转速下的不平衡和错位）都位于这些低频处。噪声可能会掩盖这些真实信号，或者被误认为是真实信号，从而导致误诊。

如何防止摩擦电噪声

通过正确的电缆选择和安装技术可以防止摩擦电噪声：

1. 使用高质量、低噪音的电缆： 信誉良好的传感器制造商会提供“低噪声”电缆。这些电缆在电介质和外屏蔽层之间添加了一层特殊的导电石墨层。这层石墨层起到了导流的作用，可以防止静电荷积聚，并显著降低摩擦起电效应。
2. 固定电缆： 这是最重要的实际步骤。电缆应牢固地绑扎或粘在机器表面，尽可能靠近传感器。这可确保电缆*随*机器振动，而不是单独弯曲和移动。任何松散的环路或悬垂的电缆部分都是主要的噪音来源。
3. 避免电缆撞击： 确保电缆远离任何冲击源或鞭打源，例如旋转轴或其他移动的机器部件。
4. 正确接地： 虽然与摩擦电效应没有直接关系，但确保传感器和电缆按照制造商的说明正确接地对于防止其他形式的电噪声（例如接地环路）至关重要。

通过使用正确类型的电缆，最重要的是确保其正确固定，可以几乎完全消除摩擦电噪声的影响，从而获得更清晰、更可靠的低频振动数据。

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