第四讲磁电式、复合式等传感器系统原理及应用VIP免费

第四讲 磁电式、复合式等传感器系统原理及应用 第一节 速度(磁电式)传感器系统 速度传感器属于接触式传感器，用来测量轴承座、机壳或者基础的振动。 一、工作原理 速度传感器是利用电磁感应原理，将运动速度转换成线圈中的感应电势输出。速度传感器的力学模型可以用一个由集中质量、集中弹簧和集中阻尼组成的二阶系统来表示，如图5-13 所示。 由图可见，质量块 1 通过弹簧 2 和阻尼器 3 装在传感器的基座上。测振时传感器的基座随外界被测振动物体而振动，此时质量块 m 就与基座产生相对运动。 设0x 为振动物体的绝对位移，mx为质量块的绝对位移。则质量块与振动物体之间的相对位移tx 为 0xxxmt 根据运动学原理得到 ttmkxdtdxcdtxdm22 即 )()(0022xxkxxdtdcdtxdmmmm 式中 m 、 c 与 k 分别表示振动系统的质量、阻尼系数和弹簧刚度，等式的左边表示惯性力，右边分别表示阻尼力和弹簧恢复力。上述微分方程表示了集中质量的加速度、速度与位移之间的关系。 应用微分算子dtdP 代入上式，得 02)()(xkcPxkcPmPm 由上式即可求出输入0x 与输出mx的相对值。若求其传递函数，则有 图 5-13 振动系统模型 1—质量块；2—弹簧；3—阻尼器 kcPmPkcPPxxm20)( 或 20022002)(PPPPxxxm 式中 mkc2——阻尼比； mk0——振动系统的固有频率。 当振动物体作简谐振动时，即当输入信号为正弦波时，以jP 代入上式，即可得到频率响应函数为 )(2)(1)()(0202000jjxxxm 上式为复频函数，其振幅比 B 为 2022020000])(2[])(1[)(xxxxxBmt 令 0 ——频率比，得 2222]2[]1[B 由此可见，振幅比 B 是频率比  和阻尼比 的函数。同时，相位角 也是这些量的函数，即 212arctg 当振动物体的频率 等于传感器的固有频率0 时，系统出现共振，这时有 21B； 90 即系统共振时，振幅 B 只与阻尼比 有关。阻尼越小，振幅比 B 越大。 当振动物体的频率 比传感器的固有频率0 高得多时，质量（也称地震质量） m 与振动物体之间的相对位移tx 就接近等于振动物体的绝对位移0x。在这种情况下，传感器的质量块可以看作是静止的，即相当于一个静止的基准，速度传感器就是基于上述原理测量振动的。这种传感器有时也称为惯性式传感...