《传感器教程》教学课件—05磁电式传感器.pptVIP

第5章 磁电式传感器 (5-13) 上式为复数形式，其频率响应特性如图5.4所示。图中S为随频率而变的传感器灵敏度。 为传感器常数。 第5章 磁电式传感器 图5.4? 磁电式传感器的频响特性 第5章 磁电式传感器 传感器作为电压输出时，一般 ，故式(5-13)可简化为 (5-14) 由式(5-14)和图5.4可以看出： (1).当被测振动体的振动频率ω低于传感器的固有频率 ω，即(ω/ω)＜1时，传感器的灵敏度随频率变化而明显地变化。 第5章 磁电式传感器 (2).当被测体振动频率远高于传感器的固有频率时，灵敏度接近为一常数，它基本上不随频率变化。在这一频率范围内，传感器的输出电压与振动速度成正比。这一频段即传感器的工作频段，或称作频响范围。这时传感器可看作是一个理想的速度传感器。 (3).当频率更高时，由于线圈阻抗的增加，灵敏度也将随着频率的增加而下降。  必须指出，以上是对惯性式磁电传感器而言的。对于动圈与测杆相固连的直接式磁电传感器，其上限工作频率取决于传感器的弹篑刚度k值。一般说来，直接式传感器频响范围可从零到几百Hz，高至 10kHz。 第5章 磁电式传感器 一.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。 第四节 磁电式传感器的应用 第5章 磁电式传感器 (一).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。 (二).测振传感器的工作特性 由图5.3可知，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)。 第5章 磁电式传感器 二.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。 第5章 磁电式传感器 磁电式传感器的传递矩阵和动态特性 1.2 第5章 磁电式传感器 基本原理和结构型式 5.1 5.2 磁电式传感器的应用 5.4 4.4 第5章 磁电式传感器 磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。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，是一种有源传感器。 磁电式传感器有时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。 第一节 基本原理和结构型式 第5章 磁电式传感器 磁电式传感器具有双向转换特性，利用其逆转换效应可构成力(矩)发生器和电磁激振器等。 根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为Φ，则线圈内的感应电势e与磁通变化率dΦ/dt有如下关系： (5-1) 根据这一原理，可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。图5.1所示为分别用于旋转角速度及振动速度测量的变磁通式结构。 第5章 磁电式传感器 图5.1?变磁通式结构 (a)旋转型（变磁））； (b)平移型（变气隙） 第5章 磁电式传感器 其中永久磁铁1(俗称“磁钢”)与线圈4均固定，动铁心3(衔铁)的运动使气隙5和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势，因此又称变磁阻式结构。 在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生。这类结构有两种，如图5-2所示。  图5.2 恒磁