2014 年结构工程师专业知识系统辅导:测振传感器

　测振传感器

　　测振传感器是由惯性质量、阻尼和弹簧组成一个质量弹簧系统，这个系统固
定在振动体上

(即传感器的外壳固定在振动体上)、与振动体一起振动;通过测量惯

性质量相对于传感器外壳的运动，就可以得到振动体的振动

(图 18

—2—38)。

　　

(1)磁电式速度传感器

　　磁电式速度传感器是根据电磁感应的原理制成的，图

18

—2—39 为一磁电

式速度传感器，磁钢和壳体相连接、并通过壳体安装在振动体上，与振动体一起
振动

;芯轴和线圈组成传感器的系统质量，通过弹簧片(系统弹簧)与壳体连接。振

动体振动时，系统质量与传感器壳体之间发生相对位移，因此线圈与磁钢之间
也发生相对运动，根据电磁感应定律，感应电动势正的大小为

E=BLnv (18

—2

—9)

　　式中

B 为线圈所在磁钢间隙的磁感应强度，L 为每匝线圈的平均长度，n 为

线圈匝数，

v 为线圈相对于磁钢的运动速度、即系统质量相对于传感器壳体的运

动速度。对于传感器来

　　说

BLn 是常量，所以传感器的电压输出(即感应电动势 E)是与相对运动速

度

v 成正比。

　　图

18

—2—40 为一摆式测振传感器，它的质量弹簧系统设计成转动的形式，

因而可以获得更低的仪器固有频率。摆式传感器可以测垂直方向或水平方向的振
动

;它也是磁电式传感器，输出电压与相对运动速度成正比。

　　磁电式传感器输出的电压信号一般比较微弱，需要用电压放大器进行放大。

　　

(2)压电式加速度传感器

　　从物理学知道，一些晶体材料当受到压力并产生机械变形时，在其相应的
两个表面上出现异号电荷，当外力去掉后，晶体又重新回到不带电的状态，这
种现象称为压电效应。

　　压电式加速度传感器是利用晶体的压电效应而制成的。图

18

—2—41 为压电

式加速度传感器的结构原理，压电晶体片上是质量块，用硬弹簧将它们夹紧在
基座上

;质量弹簧系统的弹簧刚度由硬弹簧的刚度和晶体片的刚度组成，刚度很

大，质量块的质量较小，因而质量弹簧系统的固有频率很高，可达数千赫兹，
甚至可达

100

—200kHz。