磁電式速傳感器工作原理
利用其逆轉(zhuǎn)換效應(yīng)可構(gòu)成力(矩)發(fā)生器和電磁激振器等。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)W匝線(xiàn)圈在均恒磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通為Φ，則線(xiàn)圈內(nèi)的感應(yīng)電勢(shì)e與磁通變化率dΦ/dt有如下關(guān)系：
根據(jù)這一原理，可以設(shè)計(jì)成變磁通式和恒磁通式兩種結(jié)構(gòu)型式，構(gòu)成測(cè)量線(xiàn)速度或角速度的磁電式傳感器。下圖所示為分別用于旋轉(zhuǎn)角速度及振動(dòng)速度測(cè)量的變磁通式結(jié)構(gòu)。
變磁通式結(jié)構(gòu)
(a)旋轉(zhuǎn)型（變磁））； (b)平移型（變氣隙）
其中永jiu磁鐵1(俗稱(chēng)“磁鋼”)與線(xiàn)圈4均固定，動(dòng)鐵心3(銜鐵)的運(yùn)動(dòng)使氣隙5和磁路磁阻變化，引起磁通變化而在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，因此又稱(chēng)變磁阻式結(jié)構(gòu)。
在恒磁通式結(jié)構(gòu)中，工作氣隙中的磁通恒定，感應(yīng)電勢(shì)是由于永jiu磁鐵與線(xiàn)圈之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)——線(xiàn)圈切割磁力線(xiàn)而產(chǎn)生。這類(lèi)結(jié)構(gòu)有兩種，如下圖所示。
恒磁通式結(jié)構(gòu) (a)動(dòng)圈式；(b)動(dòng)鐵式
圖中的磁路系統(tǒng)由圓柱形永jiu磁鐵和極掌、圓筒形磁軛及空氣隙組成。氣隙中的磁場(chǎng)均勻分布，測(cè)量線(xiàn)圈繞在筒形骨架上，經(jīng)膜片彈簧懸掛于氣隙磁場(chǎng)中。
當(dāng)線(xiàn)圈與磁鐵間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)e為
式中 B——氣隙磁通密度(T)；
l——氣隙磁場(chǎng)中有效匝數(shù)為W的線(xiàn)圈總長(zhǎng)度(m)為l=laW(la為每匝線(xiàn)圈的平均長(zhǎng)度)
v——線(xiàn)圈與磁鐵沿軸線(xiàn)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度(ms-1)。
當(dāng)傳感器的結(jié)構(gòu)確定后，式(5-2)中B、la、W都為常數(shù)，感應(yīng)電勢(shì)e僅與相對(duì)速度v有關(guān)。傳感器的靈敏度為
為提高靈敏度，應(yīng)選用具有磁能積較大的永jiu磁鐵和盡量小的氣隙長(zhǎng)度，以提高氣隙磁通密度B；增加la和W也能提高靈敏度，但它們受到體積和重量、內(nèi)電阻及工作頻率等因素的限制。
為了保證傳感器輸出的線(xiàn)性度，要保證線(xiàn)圈始終在均勻磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)者的任務(wù)是選擇合理的結(jié)構(gòu)形式、材料和結(jié)構(gòu)尺寸，以滿(mǎn)足傳感器基本性能要求。
構(gòu)成：
壓電式加速度傳感器 壓電式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)和安裝壓電式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)形式
常用的壓電式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)形式如圖。S是彈簧，M是質(zhì)量塊，B是基座，P是壓電元件，R是夾持環(huán)。圖a是*安裝壓縮型，壓電元件—質(zhì)量塊—彈簧系統(tǒng)裝在圓形中心支柱上，支柱與基座連接。這種結(jié)構(gòu)有高的共振頻率。然而基座B與測(cè)試對(duì)象連接時(shí)，如果基座B有變形則將直接影響拾振器輸出。此外，測(cè)試對(duì)象和環(huán)境溫度變化將影響壓電元件，并使預(yù)緊力發(fā)生變化， 易引起溫度漂移。圖c為三角剪切形，壓電元件由夾持環(huán)將其夾牢在三角形中心柱上。加速度計(jì)感受軸向振動(dòng)時(shí)，壓電元件承 受切應(yīng)力。這種結(jié)構(gòu)對(duì)底座變形和溫度變化有*的隔離作用，有較高的共振頻率和良好的線(xiàn)性。圖b為環(huán)形剪切型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能做成極小型、高共振頻率的加速度計(jì)，環(huán)形質(zhì)量塊粘到裝在中心支柱上的環(huán)形壓電元件上。由于粘結(jié)劑會(huì)隨溫度增高而變軟，因此zui高工作溫度受到限制
特性曲線(xiàn)
加速度計(jì)的使用上限頻率取決于幅頻曲線(xiàn)中的共振頻率
一般小阻尼(z<=0.1)的加速度計(jì)，上限頻率若取為共振頻率的 1/3，便可保證幅值誤差低于1dB（即12%）；若取為共振頻率的1/5，則可保證幅值誤差小于0.5dB（即6%），相移小于30。但共振頻率與加速度計(jì)的固定狀況有關(guān)，加速度計(jì)出廠時(shí)給出的幅頻曲線(xiàn)是在剛性連接的固定情況下得到的。實(shí)際使用的固定方法往往難于達(dá)到剛性連接，因而共振頻率和使用上限頻率都會(huì)有所下降。
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