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,將運動速度轉(zhuǎn)換成電勢輸出。通過磁鐵與線圈之間的相對運動,磁阻變化,磁場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)電動勢,工作時不需要外加電源v直接將被測物體機械能量轉(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單,性能穩(wěn)定﹑輸出信號強、輸出阻抗小和一定的頻率響應(yīng)范圍等優(yōu)點,適于振動,轉(zhuǎn)速﹑扭矩等測量。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,按活動部件可將磁電式傳感器分為動鋼型磁電式傳感器和動閥型磁電式傳感器。動鋼甩磁電式傳感器一般都做成慣性式的，動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,按活動部件可將磁電式傳感器分為動鋼型磁電式傳感器和動圈型磁電式傳感器。動鋼型磁電式傳感器一般都做成慣性式的,動圈型磁電式傳感器可以做成慣性式或直接式。

　　1.動鋼型磁電式傳感器

　　動鋼型磁電式傳感器,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)成一個完整的閉合磁路。當傳感器感受振動時,線圈與永久磁鐵之間有相對運動,線圈切割磁力線,傳感器就輸出正比于振動速度的電壓信號。

　2.動圈型磁電式傳感器

　　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線圈,另一端固定一個圓筒形鋼杯(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,相對于被測量物,運動的是線圈,所以稱為動圈式。

　　當振動頻率遠遠高于傳感器的固有頻率時,線圈接近靜止不動,而磁鋼跟隨物體一起振動,在線圈與磁鋼之間產(chǎn)生了相對運動,其速度等于物體的振動速度。對于線圈而言,切割磁力線,產(chǎn)生電壓信號,信號的大小正比于振動速度。

　　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,低頻時的共振峰降低,提高了低頻范圍的測量精度。由于動件質(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,延伸低頻段的測量范圍。

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

　　直接式傳感器

　　為了改善動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,傳感器被固定在待測物體上,頂桿要與固定不動的參考面相頂,或者傳感器被固定在與固定不動的參考面,頂桿要與待測物體相頂。當物體振動時,頂桿在彈簧回復(fù)力的作用下跟隨振動物體一起振動,線圈和磁鋼之間就有了相對運動,其相對運動的速度等于物體的振動速度。線圈以相對速度切割磁力線,傳感器就輸出正比于振動速度的電壓信號。

　　與慣性式傳感器相比,彈簧片的倔強系數(shù)不能太小,要根據(jù)測量對象的不同,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。倔強系數(shù)k值大,可測量頻率范圍就高,k值小,可測量頻率范圍就低,該傳感器的頻率下限可從零頻開始。此類傳感器適應(yīng)于低頻振動速度的測量。