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電動式傳感器(inductive type transducer)是指利用電磁感應(yīng)原理,將運動速度轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電勢輸出,又稱感應(yīng)式傳感器。這種傳感器的工作不需要外加電源,而是直接吸取被測物體的機(jī)械能并轉(zhuǎn)換成電信號輸出,它是一種典型的發(fā)電型傳感器。
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進(jìn)口德國EPRO電動式傳感器維特銳銷售電動式傳感器主要用于測量物體的振動速度,配以積分電路或微分電路還可測量振動位移或加速度。它的優(yōu)點是靈敏度高、輸出功率大(可簡化配套的測量電路)、性能穩(wěn)定,還可制成多種結(jié)構(gòu)形式以適應(yīng)不同的測量場合。它與相比,還具有輸出阻抗低的優(yōu)點,這相應(yīng)地降低了對絕緣和輸出電路的要求并減小了連接電纜的噪聲干擾。電動式傳感器的缺點是易磨損,工作溫度不高,頻響范圍有限等。
結(jié)構(gòu)
電動式傳感器的結(jié)構(gòu)有多種:按力學(xué)原理可分為慣性式電動傳感器和相對式電動傳感器;按活動部件不同又可分為動鋼型電動傳感器和動圈型電動傳感器。動鋼型電動傳感器一般都做成慣性式而動圈型電動式傳感器則有慣性式和相對式兩種。
動鋼型電動傳感器
它由固定于殼體上的線圈和上下由彈簧支撐的磁鋼組成(圖1 [動鋼型電動傳感器原理])。外殼用磁性材料(例如鉻鋼)制成。磁鋼發(fā)出的磁力線在線圈內(nèi)從磁鋼的一端出發(fā)經(jīng)殼體到達(dá)磁鋼的另一端構(gòu)成閉合磁路。傳感器的外殼剛性地固定于被測振動物體上,隨之振動。由于磁鋼的質(zhì)量較大、彈簧較軟,對于足夠高的振動頻率,磁鋼因慣性來不及隨振動物體一起振動而接近于靜止。換言之,物體的振動頻率遠(yuǎn)高于傳感器的固有振動頻率。此時,磁鋼與殼體的相對位移接近于振動物體的位移,線圈則切割磁力線。由法拉第電磁感應(yīng)原理可知,線圈中感應(yīng)電勢E=V,式中為取決于磁感應(yīng)強(qiáng)度、線圈長度和匝數(shù)的常數(shù),V 為振動速度。E與V 成線性關(guān)系。當(dāng)V 很小時,慣性力不足以克服摩擦力而使輸出電壓呈現(xiàn)非線性。而當(dāng) V 過大時,由于彈簧超出的彈性變形范圍,輸出又呈現(xiàn)飽和。
慣性式動圈型電動傳感器
它的磁鋼與殼體固定在一起。芯軸穿過磁鋼的中心孔,并由上下兩片柔軟的球面彈簧片支撐在殼體上。芯軸的一端固定有線圈,另一端固定有銅質(zhì)阻尼杯(圖2 [慣性式動圈型電動傳感器原理])。因其慣性質(zhì)量由線圈、阻尼杯和芯軸組成,所以相對于殼體而言,稱為動圈型。這種傳感器適用于測量高頻振動。
相對式動圈型電動傳感器
它的結(jié)構(gòu)比慣性式動圈型只多了一個頂桿(圖3 [相對式動圈型電動傳感器原理])。但簧片的剛度不能太小,根據(jù)測量對象的不同可選用各種剛度的簧片。測量時,將傳感器外殼固定于被測振動物體上,頂桿固定于不動的參考面上,并給簧片以一定預(yù)壓力;或反之,傳感器不動,頂桿隨被測物體運動。在這種結(jié)構(gòu)中線圈和磁筒之間的相對運動速度直接等于物體的振動速度,線圈以相對速度切割磁力線,使傳感器輸出正比于振動速度的電壓信號。它的測量頻率下限可達(dá)到零,因此適用于低頻振動速度測量。
應(yīng)用
電動式傳感器廣泛應(yīng)用于航空、兵器工業(yè)和民用工業(yè)。在飛機(jī)的設(shè)計制造中常采用電動式傳感器對一些重要部件進(jìn)行振動測試。慣性式電動傳感器還是機(jī)載振動監(jiān)視系統(tǒng)的重要元件,它被直接安裝于發(fā)動機(jī)上,輸出信號被用于分析發(fā)動機(jī)振動的變化趨勢。當(dāng)振動量達(dá)到超負(fù)荷時,系統(tǒng)就發(fā)出警告信號。在火炮炮筒振動對射彈散布影響的研究中,相對式電動傳感器是測量炮口振動速度的重要元件。此外,在對火炮自動機(jī)動規(guī)律、前沖炮管前沖后座運動規(guī)律的研究中還采用鋼絲測速儀,這是一種的特殊結(jié)構(gòu)的電動式傳感器。在民用工業(yè)方面,對于各種大型電機(jī)、空氣壓縮機(jī)、機(jī)床、車輛、軌枕振動臺、化工設(shè)備、各種水管道、氣管道、橋梁樓房等的振動監(jiān)測或振動研究都廣泛使用電動式傳感器。
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