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磁電式傳感器

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  • 發(fā)布時間:2013/10/27 23:58:44
  • 作者:hb-_yinhe

定義

  磁電式傳感器利用電磁感應(yīng)原理將輸入運動速度變換成感應(yīng)電勢輸出,是一種有源傳感器。它不需要輔助電源,就能把被測對象的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號。并且,它具有雙向轉(zhuǎn)換特性,利用其逆轉(zhuǎn)換效應(yīng)可構(gòu)成力(矩)發(fā)生器和電磁激振器等。有時磁電式傳感器也稱作電動式或感應(yīng)式傳感器, 它只適合進(jìn)行動態(tài)測量。由于它有較大的輸出功率,故配用電路較簡單;零位及性能穩(wěn)定;工作頻帶一般為10~1000Hz。

構(gòu)成

  磁電式傳感器主要包括磁路系統(tǒng)和線圈。

01磁路系統(tǒng)

  由它產(chǎn)生恒定直流磁場。為了減小傳感器的體積,一般都采用永久磁鐵;

02線圈

  由它運動切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。作為一個完整的磁電式傳感器,除了磁路系統(tǒng)和線圈外,還有一些其它元件,如殼體、支承、阻尼器、接線裝置等。

原理

  電磁感應(yīng)定律:

  N匝線圈在磁場中運動切割磁力線或線圈所在磁場的磁通變化時,線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小取決于穿過線圈的磁通的變化率,即:

感應(yīng)電動勢計算公式

  當(dāng)線圈的導(dǎo)體與磁場之間做相對切割磁力線運動時,在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由此可設(shè)計一類恒磁通式磁電傳感器。用于測量振動及線速度。

動生電動勢計算公式

動生電動勢產(chǎn)生原理示意圖

應(yīng)用

01測振傳感器

  磁電式傳感器主要用于振動測量。其中慣性式傳感器不需要靜止的基座作為參考基準(zhǔn),它直接安裝在振動體上進(jìn)行測量,因而在地面振動測量及機(jī)載振動監(jiān)視系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。常用地測振傳感器有動鐵式振動傳感器、圈式振動速度傳感器等。
  a、測振傳感器的應(yīng)用

  航空發(fā)動機(jī)、各種大型電機(jī)、空氣壓縮機(jī)、機(jī)床、車輛、軌枕振動臺、化工設(shè)備、各種水、氣管道、橋梁、高層建筑等,其振動監(jiān)測與研究都可使用磁電式傳感器。

  b、測振傳感器的工作特性

  振動傳感器是典型的集中參數(shù)m、k、c二階系統(tǒng)。作為慣性(絕對)式測振傳感器,要求選擇較大的質(zhì)量塊m和較小的彈簧常數(shù)k。

  這樣,在較高振動頻率下,由于質(zhì)量塊大慣性而近似相對大地靜止。這時,振動體(同傳感器殼體)相對質(zhì)量塊的位移y(輸出)就可真實地反映振動體相對大地的振幅x(輸入)。

02磁電式力發(fā)生器與激振器

  前已指出磁電式傳感器具有雙向轉(zhuǎn)換特性,其逆向功能同樣可以利用。如果給速度傳感器的線圈輸入電量,那么其輸出量即為機(jī)械量。

  在慣性儀器——陀螺儀與加速度計中廣泛應(yīng)用的動圈式或動鐵式直流力矩器就是上述速度傳感器的逆向應(yīng)用。它在機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)實驗中是非常重要的設(shè)備,用以獲取機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)參數(shù),如共振頻率、剛度、阻尼、振動部件的振型等。

  除上述應(yīng)用外,磁電式傳感器還常用于扭矩、轉(zhuǎn)速等測量。

 



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