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磁電式傳感器

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  • 發布時間:2013/10/27 23:58:44
  • 作者:hb-_yinhe

定義

  磁電式傳感器利用電磁感應原理將輸入運動速度變換成感應電勢輸出,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械能轉換成易于測量的電信號。并且,它具有雙向轉換特性,利用其逆轉換效應可構成力(矩)發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式傳感器, 它只適合進行動態測量。由于它有較大的輸出功率,故配用電路較簡單;零位及性能穩定;工作頻帶一般為10~1000Hz。

構成

  磁電式傳感器主要包括磁路系統和線圈。

01磁路系統

  由它產生恒定直流磁場。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生感應電動勢。作為一個完整的磁電式傳感器,除了磁路系統和線圈外,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,線圈中所產生的感應電動勢的大小取決于穿過線圈的磁通的變化率,即:

感應電動勢計算公式

  當線圈的導體與磁場之間做相對切割磁力線運動時,在導體中產生感應電動勢。由此可設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

動生電動勢產生原理示意圖

應用

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,它直接安裝在振動體上進行測量,因而在地面振動測量及機載振動監視系統中獲得了廣泛的應用。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、測振傳感器的應用

  航空發動機、各種大型電機、空氣壓縮機、機床、車輛、軌枕振動臺、化工設備、各種水、氣管道、橋梁、高層建筑等,其振動監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m、k、c二階系統。作為慣性(絕對)式測振傳感器,要求選擇較大的質量塊m和較小的彈簧常數k。

  這樣,在較高振動頻率下,由于質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磁電式力發生器與激振器

  前已指出磁電式傳感器具有雙向轉換特性,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械量。

  在慣性儀器——陀螺儀與加速度計中廣泛應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用。它在機械結構的動態實驗中是非常重要的設備,用以獲取機械結構的動態參數,如共振頻率、剛度、阻尼、振動部件的振型等。

  除上述應用外,磁電式傳感器還常用于扭矩、轉速等測量。

 



擴展閱讀:

  羅氏線圈

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