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振動(dòng)傳感器在測(cè)試技術(shù)中是關(guān)鍵部件之一,它的作用主要是將機(jī)械量接收下來(lái),并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。所以我們有時(shí)也稱它為換能器、拾振器等。
振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測(cè)的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚菍⒃家獪y(cè)的機(jī)械量做為振動(dòng)傳感器的輸入量,然后由機(jī)械接收部分加以接收,形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量,*后由機(jī)電變換部分再將變換為電量。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來(lái)決定的。
分類:
1、相對(duì)式
電動(dòng)式傳感器基于電磁感應(yīng)原理,即當(dāng)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在固定的磁場(chǎng)里切割磁力線時(shí),導(dǎo)體兩端就感生出電動(dòng)勢(shì),因此利用這一原理而生產(chǎn)的傳感器稱為電動(dòng)式傳感器。
相對(duì)式電動(dòng)傳感器從機(jī)械接收原理來(lái)說(shuō),是一個(gè)位移傳感器,由于在機(jī)電變換原理中應(yīng)用的是電磁感應(yīng)定律,其產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)同被測(cè)振動(dòng)速度成正比,所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。
相對(duì)式機(jī)械接收原理:
由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的*簡(jiǎn)單的形式,因此人們*先想到的是用機(jī)械方法測(cè)量振動(dòng),從而制造出了機(jī)械式測(cè)振儀(如蓋格爾測(cè)振儀等)。傳感器的機(jī)械接收原理就是建立在此基礎(chǔ)上的。相對(duì)式測(cè)振儀的工作接收原理是在測(cè)量時(shí),把儀器固定在不動(dòng)的支架上,使觸桿與被測(cè)物體的振動(dòng)方向一致,并借彈簧的彈性力與被測(cè)物體表面相接觸,當(dāng)物體振動(dòng)時(shí),觸桿就跟隨它一起運(yùn)動(dòng),并推動(dòng)記錄筆桿在移動(dòng)的紙帶上描繪出振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間的變化曲線,根據(jù)這個(gè)記錄曲線可以計(jì)算出位移的大小及頻率等參數(shù)。
由此可知,相對(duì)式機(jī)械接收部分所測(cè)得的結(jié)果是被測(cè)物體相對(duì)于參考體的相對(duì)振動(dòng),只有當(dāng)參考體*不動(dòng)時(shí),才能測(cè)得被測(cè)物體的*振動(dòng)。這樣,就發(fā)生一個(gè)問(wèn)題,當(dāng)需要測(cè)的是*振動(dòng),但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)時(shí),這類儀器就無(wú)用武之地。例如:在行駛的內(nèi)燃機(jī)車上測(cè)試內(nèi)燃機(jī)車的振動(dòng),在地震時(shí)測(cè)量地面及樓房的振動(dòng)……,都不存在一個(gè)不動(dòng)的參考點(diǎn)。在這種情況下,我們*須用另一種測(cè)量方式的測(cè)振儀進(jìn)行測(cè)量,即利用慣性式測(cè)振儀。
2、慣性式
慣性式電動(dòng)傳感器由固定部分、可動(dòng)部分以及支承彈簧部分所組成。為了使傳感器工作在位移傳感器狀態(tài),其可動(dòng)部分的質(zhì)量應(yīng)該足夠的大,而支承彈簧的剛度應(yīng)該足夠的小,也就是讓傳感器具有足夠低的固有頻率。
根據(jù)電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:u=Blx&r
式中B為磁通密度,l為線圈在磁場(chǎng)內(nèi)的有效長(zhǎng)度, r x&為線圈在磁場(chǎng)中的相對(duì)速度。
從傳感器的結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),慣性式電動(dòng)傳感器是一個(gè)位移傳感器。然而由于其輸出的電信號(hào)是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生,根據(jù)電磁感應(yīng)電律,當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),所感生的電動(dòng)勢(shì)與線圈切割磁力線的速度成正比。因此就傳感器的輸出信號(hào)來(lái)說(shuō),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是同被測(cè)振動(dòng)速度成正比的,所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。
慣性式機(jī)械接收原理:
慣性式機(jī)械測(cè)振儀測(cè)振時(shí),是將測(cè)振儀直接固定在被測(cè)振動(dòng)物體的測(cè)點(diǎn)上,當(dāng)傳感器外殼隨被測(cè)振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),由彈性支承的慣性質(zhì)量塊將與外殼發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),則裝在質(zhì)量塊上的記錄筆就可記錄下質(zhì)量元件與外殼的相對(duì)振動(dòng)位移幅值,然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對(duì)振動(dòng)位移的關(guān)系式,即可求出被測(cè)物體的*振動(dòng)位移波形。