磁电式传感器的结构

磁电式传感器是利用电磁感应原理,将运动速度转换成电势输出。通过磁铁与线圈之间的相对运动,磁阻变化,磁场中线圈面积变化等方法,使其线圈中磁通量发生变化,而产生感应电动势,工作时不需要外加电源v直接将被测物体机械能量转换成电能,是一种典型的发电型传感器。

磁电式传感器具有电路简单,性能稳定﹑输出信号强、输出阻抗小和一定的频率响应范围等优点,适于振动,转速﹑扭矩等测量。但该传感器的尺寸和质量都较大。

　　按力学原理可将磁电式传感器分为惯性式和直接式,按活动部件可将磁电式传感器分为动钢型磁电式传感器和动阀型磁电式传感器。动钢甩磁电式传感器一般都做成惯性式的，动圈甩磁电式传感器可以做成惯性式或直接式。

　　磁电式传感器的结构

　　按力学原理可将磁电式传感器分为惯性式和直接式,按活动部件可将磁电式传感器分为动钢型磁电式传感器和动圈型磁电式传感器。动钢型磁电式传感器一般都做成惯性式的,动圈型磁电式传感器可以做成惯性式或直接式。

　　1.动钢型磁电式传感器

　　动钢型磁电式传感器,这种传感器其线圈组件与传感器壳体固定在--起,磁铁由上下两个弹簧支承,磁铁与弹簧均被装入磁钢套筒,而磁钢套筒与传感器壳体固定。为了减小磁钢在套筒中的摩擦力,对磁钢内壁和结构做了相应技术处理。线圈的骨架是不锈钢圆筒,起电磁阻尼的作用。传感器的外壳用磁件材料铬钢制成,它既是磁路的一部分,又起着磁屏蔽作用。

　　永久磁铁的磁力线从其一端穿过磁钢套筒,线圈骨架和螺管线圈，并经过壳体回到磁钢的另一端,构成一个完整的闭合磁路。当传感器感受振动时,线圈与永久磁铁之间有相对运动,线圈切割磁力线,传感器就输出正比于振动速度的电压信号。

　2.动圈型磁电式传感器

　　惯性式传感器

　　惯性式传感器,传感器的磁钢与壳体固定在一起。芯轴位于磁钢的孔内,并用弹簧片支撑在壳体上。芯轴的一端固定着一个线圈,另一端固定一个圆筒形钢杯(阻尼杯)。组成传感器的惯性组件(质量块)是线圈组件、阻尼杯和芯轴,相对于被测量物,运动的是线圈,所以称为动圈式。

　　当振动频率远远高于传感器的固有频率时,线圈接近静止不动,而磁钢跟随物体一起振动,在线圈与磁钢之间产生了相对运动,其速度等于物体的振动速度。对于线圈而言,切割磁力线,产生电压信号,信号的大小正比于振动速度。

　　由于线圈组件、阻尼杯和心轴的质量m较小,阻尼杯具有一定的阻尼系数c，传感器的阻尼比é较大,系统低频范围的幅频特性有所改善,低频时的共振峰降低,提高了低频范围的测量精度。由于动件质量较小,传感器的固有频率增加,使得低频响应受到限制。为此，在传感器中采用倔强系数较小的薄片弹簧,降低系统的固有频率,延伸低频段的测量范围。

　　动圈型传感器的高频特性较好,低频特性较差(与动钢型磁电式传感器相比较)。

　　直接式传感器

　　为了改善动圈型磁电式传感器低频响应特性,在结构上采用直接式。直接式传感器的结构如图6- 6所示,磁铁固定在传感器壳体上,顶杆与线圈相连,形成一体。在使用时,传感器被固定在待测物体上,顶杆要与固定不动的参考面相顶,或者传感器被固定在与固定不动的参考面,顶杆要与待测物体相顶。当物体振动时,顶杆在弹簧回复力的作用下跟随振动物体一起振动,线圈和磁钢之间就有了相对运动,其相对运动的速度等于物体的振动速度。线圈以相对速度切割磁力线,传感器就输出正比于振动速度的电压信号。

　　与惯性式传感器相比,弹簧片的倔强系数不能太小,要根据测量对象的不同,可以选用不同k值的弹簧。这种传感器的使用频率上限,取决于弹簧片的k的大小。倔强系数k值大,可测量频率范围就高,k值小,可测量频率范围就低,该传感器的频率下限可从零频开始。此类传感器适应于低频振动速度的测量。