DMCA21080 线圈相对磁场做旋转运动切割磁力线

发布时间:2020/1/28 22:05:13 访问次数:1242

dmca21080式中 Φ 匝链线圈的磁通(wb);

w一线圈匝数。

若线圈在恒定磁场中做直线运动,并切割磁力线,则线圈两端的感应电势u为sint=Ⅵ/bjvsint (9-38)

式中 b一磁场的磁感应强度;

h一线圈与磁场相对运动的位移;

v 线圈与磁场相对运动的速度;

i一线圈的有效匝数;

j 每匝线圈的平均长度。

当u=9o°(线圈垂直切割磁力线)时,式(9-38)可以写成:

u=tybjv (9-39)

若线圈相对磁场做旋转运动切割磁力线,则线圈的感应电势为

u=wbssint=smsinh (9-40)

式中 ω一旋转运动的相对角速度(ω=dudt);

s一每匝线圈的截面积;

ui 线圈平面的法线方向与磁场方向的夹角。

当u=90°时,式(9=0)可写成:

ui=tybs (9~41)

由式(9-39)和式(9-40)可知,当传感器的结构已定时,b、s、k、j均为常数,因此,感应电势召与线圈对磁场的相对运动速度v(或y)成正比。

根据上述基本原理,磁电式传感器可分为两种基本类型。

变磁通(变磁阻)式传感器,永久磁铁与线圈均不动,感应电势是用改变磁通的方法产生的。而磁通的改变通常由气隙磁阻(磁导)的变化而引起的。这类磁电式传感器的优点是结构简单,牢固,工作可靠,价格便宜。并能在-50~+100c环境温度下有效地工作,通常用于流量、扭矩等测量。它的缺点是非线性误差很大,不宜于线性测量。

恒磁通式传感器,工作气隙的磁通保持不变,而线圈中的感应电势是由于工作气隙中线圈与永久磁铁之间的相对运动,线圈切割磁力线产生的。输出感应电势与相对运动的、速度成正比。恒定磁通式磁电传感器一般应用于振动测量。

磁电式振动传感器的结构,磁电式振动传感器的结构大体上有两种类型:一种是将线圈组件(线圈及其骨架)与传感器壳体固定,永久磁铁(磁钢)用柔软的弹簧支承。进行振动测量时的活动部件是磁铁,故称为动钢型磁电式振动传感器;另一种是将永久磁铁与壳体固定,线圈组件用柔软的弹簧支承,其活动部件是线圈,称为动圈型磁电式振动传感器。这两种结构形式的传感器,其工作原理是完全相同的。

动钢型磁电式振动传感器,图9-73所示的是应用于飞机发动机振动监测的一种动钢型磁电式振动传感器。

由于线圈组件、阻尼杯和心轴的质量272较小,而阻尼杯又增加了阻尼系数c,所以,使传感器的相对阻尼系数f增加,这就改善了传感器低频率范围的幅一频特性,使共振峰降低,提高了低频范围的测量精度。但从另一方面来说,质量减小,却会使传感器的固有频率增加,使低频响应受到限制。因此,为了降低固有频率,扩大低频段测量范围,在传感器中就必须采用非常柔软的薄片弹簧。

应用举例磁电式振动传感器是测量绝对振动的一种传感器。其中惯性式传感器,不需要静止的基底作为参考系,可以直接安装在振动物体上进行测量。所以,这类传感器不仅在地面测振中有广泛的应用,而且在机械振动监视系统中也获得了广泛的应用。

对飞机来说,由于发动机运转的不平衡和空气动力的作用,都会引起飞机各部分产生不同程度的振动。当振动量过大时,将会造成飞机构件的损坏。因此,为了确保飞行安全,在飞机设计和制造过程中,对一些重要部件(如发动机、机身、机翼等)都必须在地面上进行振动试验,以验证这些部件的结构设计是否合理,零件加工和装配是否符合质量要求。在这些振动测试中,磁电式振动传感器是普遍采用的一种振动传感器。

机载振动监视系统是监视飞机在飞行中发动机振动变化趋势的系统。在这个系统中,磁电式振动传感器是一个重要的组成元仵,它被安装在发动机上,直接感受发动机的振动量,并输出正比于振动速度的电压信号。由于传感器接受的是飞机上各种振动频率的综合信号,因此,在放大器的输出端还必须接入相应的滤波装置,使频率和发动机转速相应的信号能通过,而其他频率的信号则衰减掉,这就能比较准确地测出发动机的振动速度,经过滤波以后的信号经放大检波后,由微安表指示出来。同时又输出给警告电路,当振动量达到规定的过负荷时,信号灯被接通,发出警告信号,飞行员随即可采取紧急措施,避免事故发生。

转速和扭矩传感器,变磁通(变磁阻)式转速传感器,图9-75所示的是变磁通式转速传感器的原理图,它属于磁电式传感器。其中永久磁铁、感应线圈和外壳均固定不动,齿轮安装在被测旋转体上。当齿轮随旋转体转动时,齿轮与软铁磁轭之间的气隙距离随之变化,从而导致气隙磁阻以及穿过气隙的主磁通的变化。结果在线圈中感应出电动势,其频率r(hz)决定于齿数Ⅳ和转速刀(r/min)的乘积,即

r=h (9-42)

经放大整形后输出整个的矩形波信号,将此信号送到计数,变磁通式转速传感器或频率计中,即可由频率测出转速。