Nguyên tắc làm việc của máy đo rung cầm tay hiển thị kỹ thuật số là thông qua cảm biến để chuyển đổi số lượng cơ học của rung thành tín hiệu điện, sau đó xử lý mạch, hoạt động dữ liệu, hiển thị trực quan các thông số như gia tốc, tốc độ hoặc dịch chuyển rung ở dạng kỹ thuật số, cốt lõi là để đạt được sự chuyển đổi của "rung cơ học → tín hiệu điện → kết quả kỹ thuật số".

Quy trình làm việc của nó chủ yếu được chia thành 4 bước cốt lõi, các khâu phối hợp đảm bảo độ chính xác và tính tiện lợi của đo lường:

1. Thu thập tín hiệu rung: cảm biến chuyển rung cơ học thành tín hiệu điện

Đây là liên kết đầu vào cốt lõi của máy đo rung, chủ yếu dựa vào cảm biến áp điện tích hợp (loại chính hiện tại), nguyên tắc như sau:

Các tinh thể áp điện bên trong cảm biến (như thạch anh, gốm áp điện) có "hiệu ứng áp điện": khi đầu dò máy đo rung chạm vào vật thể rung, rung động của vật thể sẽ kéo tinh thể áp điện để biến dạng cơ học.

Biến dạng sẽ làm cho bề mặt tinh thể áp điện tạo ra điện tích bằng nhau, tạo thành tín hiệu điện áp chéo yếu (tín hiệu điện), và tần số, biên độ của tín hiệu điện và tần số rung động của vật thể tương ứng tuyến tính (rung động càng mạnh, biên độ tín hiệu điện càng lớn).

Một số máy đo rung kết hợp với đầu dò hút từ hoặc đầu dò để đảm bảo tiếp xúc chặt chẽ với vật thể được đo và giảm mất tín hiệu (chẳng hạn như đo rung cho các thiết bị nhỏ hoặc không gian hẹp).

2. Tiền xử lý tín hiệu: khuếch đại và lọc, loại bỏ nhiễu

Tín hiệu điện đầu ra của cảm biến thường yếu (milivolt hoặc thậm chí microvolt) và có thể bị nhiễu với nhiễu môi trường (như tiếng ồn điện từ) cần được xử lý bằng mạch nội bộ:

khuếch đại tín hiệu: khuếch đại tín hiệu điện yếu đến một dải điện áp có thể xử lý (thường là mức volt) thông qua bộ khuếch đại hoạt động để cung cấp một nguồn tín hiệu ổn định cho việc xử lý tiếp theo.

Xử lý bộ lọc: Bộ lọc Low Pass, High Pass hoặc Band Pass tích hợp để lọc tín hiệu nhiễu không liên quan đến phép đo (như tiếng ồn điện từ tần số cao, rung môi trường tần số thấp), chỉ giữ lại tín hiệu hiệu quả liên quan đến rung động của vật thể, tránh nhiễu gây ra lỗi đo lường.

3. Chuyển đổi tín hiệu: Chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu kỹ thuật số

Tín hiệu điện tiền xử lý vẫn là tín hiệu tương tự (điện áp thay đổi liên tục) và không thể được vận hành trực tiếp bởi mạch kỹ thuật số, cần được chuyển đổi bằng các bước sau:

Bộ chuyển đổi A/D (bộ chuyển đổi analog-digital) bên trong máy đo rung sẽ "lấy mẫu" các tín hiệu điện tương tự theo các khoảng thời gian cố định, chuyển đổi giá trị điện áp của mỗi điểm lấy mẫu thành mã số tương ứng (dữ liệu nhị phân).

Tần số lấy mẫu phải đáp ứng tiêu chuẩn Nyquist (thường là hơn 2 lần tần số rung được đo), đảm bảo tín hiệu kỹ thuật số có thể hoàn toàn khôi phục các đặc điểm rung ban đầu và tránh biến dạng tín hiệu.

4. Hoạt động và hiển thị dữ liệu: đầu ra kết quả kỹ thuật số trực quan

Tín hiệu kỹ thuật số, sau khi được xử lý, cuối cùng được trình bày dưới dạng người dùng có thể đọc được:

Hoạt động dữ liệu: Bộ xử lý dựa trên thuật toán được đặt trước (kết hợp với các thông số độ nhạy cảm của cảm biến), chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số tương ứng với giá trị điện áp, thành các thông số đại lượng vật lý của rung động, chẳng hạn như gia tốc (đơn vị: m/s², g), tốc độ (đơn vị: mm/s), dịch chuyển (đơn vị: μm) - ba thông số này là các chỉ số cốt lõi của đo lường rung động, có thể được chuyển đổi để hiển thị theo nhu cầu.

Hiển thị kỹ thuật số: kết quả hoạt động được hiển thị trực tiếp trên màn hình LCD dưới dạng kỹ thuật số, một số mô hình cũng hỗ trợ biểu đồ sóng, thống kê giá trị tối đa/tối thiểu/trung bình, hoặc bằng cách nhấn nút để chuyển đổi đơn vị, lưu trữ dữ liệu, thuận tiện cho việc ghi lại trường và phân tích tiếp theo.