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磁电式传感器

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  • 发布时间:2013/10/27 23:58:44
  • 作者:银河电气

定义

  磁电式传感器利用电磁感应原理将输入运动速度变换成感应电势输出,是一种有源传感器。它不需要辅助电源,就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号。并且,它具有双向转换特性,利用其逆转换效应可构成力(矩)发生器和电磁激振器等。有时磁电式传感器也称作电动式或感应式传感器, 它只适合进行动态测量。由于它有较大的输出功率,故配用电路较简单;零位及性能稳定;工作频带一般为10~1000Hz。

构成

  磁电式传感器主要包括磁路系统和线圈。

01磁路系统

  由它产生恒定直流磁场。为了减小传感器的体积,一般都采用永久磁铁;

02线圈

  由它运动切割磁力线产生感应电动势。作为一个完整的磁电式传感器,除了磁路系统和线圈外,还有一些其它元件,如壳体、支承、阻尼器、接线装置等。

原理

  电磁感应定律:

  N匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变化时,线圈中所产生的感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率,即:

感应电动势计算公式

  当线圈的导体与磁场之间做相对切割磁力线运动时,在导体中产生感应电动势。由此可设计一类恒磁通式磁电传感器。用于测量振动及线速度。

动生电动势计算公式

动生电动势产生原理示意图

应用

01测振传感器

  磁电式传感器主要用于振动测量。其中惯性式传感器不需要静止的基座作为参考基准,它直接安装在振动体上进行测量,因而在地面振动测量及机载振动监视系统中获得了广泛的应用。常用地测振传感器有动铁式振动传感器、圈式振动速度传感器等。
  a、测振传感器的应用

  航空发动机、各种大型电机、空气压缩机、机床、车辆、轨枕振动台、化工设备、各种水、气管道、桥梁、高层建筑等,其振动监测与研究都可使用磁电式传感器。

  b、测振传感器的工作特性

  振动传感器是典型的集中参数m、k、c二阶系统。作为惯性(绝对)式测振传感器,要求选择较大的质量块m和较小的弹簧常数k。

  这样,在较高振动频率下,由于质量块大惯性而近似相对大地静止。这时,振动体(同传感器壳体)相对质量块的位移y(输出)就可真实地反映振动体相对大地的振幅x(输入)。

02磁电式力发生器与激振器

  前已指出磁电式传感器具有双向转换特性,其逆向功能同样可以利用。如果给速度传感器的线圈输入电量,那么其输出量即为机械量。

  在惯性仪器——陀螺仪与加速度计中广泛应用的动圈式或动铁式直流力矩器就是上述速度传感器的逆向应用。它在机械结构的动态实验中是非常重要的设备,用以获取机械结构的动态参数,如共振频率、刚度、阻尼、振动部件的振型等。

  除上述应用外,磁电式传感器还常用于扭矩、转速等测量。

 



扩展阅读:

  罗氏线圈
作者:hb­_yinhe
湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc)

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