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振動(dòng)傳感器在測試技術(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,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的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?,而是將原始要測的機(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決定的。
分類:
1、相對式
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)體在固定的磁場里切割磁力線時(shí),導(dǎo)體兩端就感生出電動(dòng)勢,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。
相對式電動(dòng)傳感器從機(jī)械接收原理來說,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)勢同被測振動(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*簡單的形式,因此人們*先想到的是用機(jī)械方法測量振動(dòng),從而制造出了機(jī)械式測振儀(如蓋格爾測振儀等)。傳感器的機(jī)械接收原理就是建立在此基礎(chǔ)上的。相對式測振儀的工作接收原理是在測量時(shí),把儀器固定在不動(dòng)的支架上,使觸桿與被測物體的振動(dòng)方向一致,并借彈簧的彈性力與被測物體表面相接觸,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,相對式機(jī)械接收部分所測得的結(jié)果是被測物體相對于參考體的相對振動(dòng),只有當(dāng)參考體*不動(dòng)時(shí),才能測得被測物體的*振動(dòng)。這樣,就發(fā)生一個(gè)問題,當(dāng)需要測的是*振動(dòng),但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)時(shí),這類儀器就無用武之地。例如:在行駛的內(nèi)燃機(jī)車上測試內(nèi)燃機(jī)車的振動(dòng),在地震時(shí)測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*須用另一種測量方式的測振儀進(jìn)行測量,即利用慣性式測振儀。
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)勢為:u=Blx&r
式中B為磁通密度,l為線圈在磁場內(nèi)的有效長度, r x&為線圈在磁場中的相對速度。
從傳感器的結(jié)構(gòu)上來說,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)線圈在磁場中作相對運(yùn)動(dòng)時(shí),所感生的電動(dòng)勢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來說,感應(yīng)電動(dòng)勢是同被測振動(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)械測振儀測振時(shí),是將測振儀直接固定在被測振動(dòng)物體的測點(diǎn)上,當(dāng)傳感器外殼隨被測振動(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振動(dòng)位移幅值,然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對振動(dòng)位移的關(guān)系式,即可求出被測物體的*振動(dòng)位移波形。