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測振傳感器技術是怎樣的原理

作者:admin??更新時間:2019-12-10

測振傳感器技術是怎樣的原理

  測振傳感器

  測振傳感器是由慣性質量、阻尼和彈簧組成一個質量彈簧系統,這個系統固定在振動體上(即傳感器的外殼固定在振動體上)、與振動體一起振動;通過測量慣性質量相對于傳感器外殼的運動,就可以得到振動體的振動。

  (1)磁電式速度傳感器

  磁電式速度傳感器是根據電磁感應的原理制成的,為一磁電式速度傳感器,磁鋼和殼體相連接、并通過殼體安裝在振動體上,與振動體一起振動;芯軸和線圈組成傳感器的系統質量,通過彈簧片(系統彈簧)與殼體連接。振動體振動時,系統質量與傳感器殼體之間發生相對位移,因此線圈與磁鋼之間也發生相對運動,根據電磁感應定律,感應電動勢正的大小為E=BLnv

  式中B為線圈所在磁鋼間隙的磁感應強度,L為每匝線圈的平均長度,n為線圈匝數,v為線圈相對于磁鋼的運動速度、即系統質量相對于傳感器殼體的運動速度。對于傳感器來

  說BLn是常量,所以傳感器的電壓輸出(即感應電動勢E)是與相對運動速度v成正比。

  測振傳感器的質量彈簧系統設計成轉動的形式,因而可以獲得更低的儀器固有頻率。擺式傳感器可以測垂直方向或水平方向的振動;它也是磁電式傳感器,輸出電壓與相對運動速度成正比。

  磁電式傳感器輸出的電壓信號一般比較微弱,需要用電壓放大器進行放大。

  (2)壓電式加速度傳感器

  從物理學知道,一些晶體材料當受到壓力并產生機械變形時,在其相應的兩個表面上出現異號電荷,當外力去掉后,晶體又重新回到不帶電的狀態,這種現象稱為壓電效應。

  壓電式加速度傳感器是利用晶體的壓電效應而制成的。壓電式加速度傳感器的結構原理,壓電晶體片上是質量塊,用硬彈簧將它們夾緊在基座上;質量彈簧系統的彈簧剛度由硬彈簧的剛度和晶體片的剛度組成,剛度很大,質量塊的質量較小,因而質量彈簧系統的固有頻率很高,可達數千赫茲,甚至可達100—200kHz。

  當傳感器的固有頻率遠遠大于所測振動的頻率時,質量塊相對于外殼的位移就反映所測振動的加速度;質量塊相對于外殼的位移乘上晶體的剛度就是作用在晶體上的動壓力,這個動壓力與壓電晶體兩個表面所產生的電荷量(或電壓)成正比,因此可以通過測量壓電晶體的電荷量來得到所測振動的加速度。

  壓電式加速度傳感器用的放大器有電壓放大器和電荷放大器兩種。

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