磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)

磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理,將運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成電勢(shì)輸出。通過磁鐵與線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),磁阻變化,磁場(chǎng)中線圈面積變化等方法,使其線圈中磁通量發(fā)生變化,而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),工作時(shí)不需要外加電源v直接將被測(cè)物體機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成電能,是一種典型的發(fā)電型傳感器。

磁電式傳感器具有電路簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定﹑輸出信號(hào)強(qiáng)、輸出阻抗小和一定的頻率響應(yīng)范圍等優(yōu)點(diǎn),適于振動(dòng),轉(zhuǎn)速﹑扭矩等測(cè)量。但該傳感器的尺寸和質(zhì)量都較大。

　　按力學(xué)原理可將磁電式傳感器分為慣性式和直接式,按活動(dòng)部件可將磁電式傳感器分為動(dòng)鋼型磁電式傳感器和動(dòng)閥型磁電式傳感器。動(dòng)鋼甩磁電式傳感器一般都做成慣性式的，動(dòng)圈甩磁電式傳感器可以做成慣性式或直接式。

　　磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)

　　按力學(xué)原理可將磁電式傳感器分為慣性式和直接式,按活動(dòng)部件可將磁電式傳感器分為動(dòng)鋼型磁電式傳感器和動(dòng)圈型磁電式傳感器。動(dòng)鋼型磁電式傳感器一般都做成慣性式的,動(dòng)圈型磁電式傳感器可以做成慣性式或直接式。

　　1.動(dòng)鋼型磁電式傳感器

　　動(dòng)鋼型磁電式傳感器,這種傳感器其線圈組件與傳感器殼體固定在--起,磁鐵由上下兩個(gè)彈簧支承,磁鐵與彈簧均被裝入磁鋼套筒,而磁鋼套筒與傳感器殼體固定。為了減小磁鋼在套筒中的摩擦力,對(duì)磁鋼內(nèi)壁和結(jié)構(gòu)做了相應(yīng)技術(shù)處理。線圈的骨架是不銹鋼圓筒,起電磁阻尼的作用。傳感器的外殼用磁件材料鉻鋼制成,它既是磁路的一部分,又起著磁屏蔽作用。

　　永久磁鐵的磁力線從其一端穿過磁鋼套筒,線圈骨架和螺管線圈，并經(jīng)過殼體回到磁鋼的另一端,構(gòu)成一個(gè)完整的閉合磁路。當(dāng)傳感器感受振動(dòng)時(shí),線圈與永久磁鐵之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),線圈切割磁力線,傳感器就輸出正比于振動(dòng)速度的電壓信號(hào)。

　2.動(dòng)圈型磁電式傳感器

　　慣性式傳感器

　　慣性式傳感器,傳感器的磁鋼與殼體固定在一起。芯軸位于磁鋼的孔內(nèi),并用彈簧片支撐在殼體上。芯軸的一端固定著一個(gè)線圈,另一端固定一個(gè)圓筒形鋼杯(阻尼杯)。組成傳感器的慣性組件(質(zhì)量塊)是線圈組件、阻尼杯和芯軸,相對(duì)于被測(cè)量物,運(yùn)動(dòng)的是線圈,所以稱為動(dòng)圈式。

　　當(dāng)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳感器的固有頻率時(shí),線圈接近靜止不動(dòng),而磁鋼跟隨物體一起振動(dòng),在線圈與磁鋼之間產(chǎn)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng),其速度等于物體的振動(dòng)速度。對(duì)于線圈而言,切割磁力線,產(chǎn)生電壓信號(hào),信號(hào)的大小正比于振動(dòng)速度。

　　由于線圈組件、阻尼杯和心軸的質(zhì)量m較小,阻尼杯具有一定的阻尼系數(shù)c，傳感器的阻尼比é較大,系統(tǒng)低頻范圍的幅頻特性有所改善,低頻時(shí)的共振峰降低,提高了低頻范圍的測(cè)量精度。由于動(dòng)件質(zhì)量較小,傳感器的固有頻率增加,使得低頻響應(yīng)受到限制。為此，在傳感器中采用倔強(qiáng)系數(shù)較小的薄片彈簧,降低系統(tǒng)的固有頻率,延伸低頻段的測(cè)量范圍。

　　動(dòng)圈型傳感器的高頻特性較好,低頻特性較差(與動(dòng)鋼型磁電式傳感器相比較)。

　　直接式傳感器

　　為了改善動(dòng)圈型磁電式傳感器低頻響應(yīng)特性,在結(jié)構(gòu)上采用直接式。直接式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖6- 6所示,磁鐵固定在傳感器殼體上,頂桿與線圈相連,形成一體。在使用時(shí),傳感器被固定在待測(cè)物體上,頂桿要與固定不動(dòng)的參考面相頂,或者傳感器被固定在與固定不動(dòng)的參考面,頂桿要與待測(cè)物體相頂。當(dāng)物體振動(dòng)時(shí),頂桿在彈簧回復(fù)力的作用下跟隨振動(dòng)物體一起振動(dòng),線圈和磁鋼之間就有了相對(duì)運(yùn)動(dòng),其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度等于物體的振動(dòng)速度。線圈以相對(duì)速度切割磁力線,傳感器就輸出正比于振動(dòng)速度的電壓信號(hào)。

　　與慣性式傳感器相比,彈簧片的倔強(qiáng)系數(shù)不能太小,要根據(jù)測(cè)量對(duì)象的不同,可以選用不同k值的彈簧。這種傳感器的使用頻率上限,取決于彈簧片的k的大小。倔強(qiáng)系數(shù)k值大,可測(cè)量頻率范圍就高,k值小,可測(cè)量頻率范圍就低,該傳感器的頻率下限可從零頻開始。此類傳感器適應(yīng)于低頻振動(dòng)速度的測(cè)量。