CN105181114A - 双悬臂振动传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双悬臂振动传感器，包括U型双悬臂、传感线圈和磁路系统，所述传感线圈和磁路系统相对的设置在U型双悬臂的两个悬臂的内壁上，且磁路系统上设置一个圆环形的磁隙，传感线圈的一端固定在U型双悬臂上，传感线圈的另一端放置在圆环形磁隙内，所述磁路系统由恒磁体、极靴和磁极片构成，所述恒磁体与极靴刚性连接，且恒磁体与极靴的同心安装，所述磁极片设置在恒磁体上。达到在范围很窄的频率范围内获取振动信号，针对特征振动实现高精度频率选取的目的。

Description

双悬臂振动传感器

技术领域

本发明涉及传感技术领域，具体地，涉及一种双悬臂振动传感器。

背景技术

振动传感器是拾取被检查物体机械振动的一种能量转换器，常见的形式有以下几种。（1）电涡流式，采用涡流效应为工作原理的振动式传感器，它属于非接触式传感器。（2）电感式，依据电磁感应原理设计的一种振动传感器。电感式振动传感器设置有磁铁和导磁体将机械振动参数转化为电参量信号，可应用于振动速度、加速度等参数的测量。（3）电容式，通过间隙或公共面积的改变来获得可变电容，再对电容量进行测定而后得到机械振动参数的。（4）压电式，利用晶体的压电效应来完成振动测量的，当被测物体的振动对压电式振动传感器形成压力后，晶体元件就会产生相应的电荷，电荷数即可换算为振动参数。（5）电阻应变式振动，以电阻变化量来表达被测物体机械振动量的一种振动传感器。但上述几种振动传感器均不能在范围很窄的频率范围内获取振动信号。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种双悬臂振动传感器，以实现针对特征振动实现高精度频率选取的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种双悬臂振动传感器，包括U型双悬臂、传感线圈和磁路系统，所述传感线圈和磁路系统相对的设置在U型双悬臂的两个悬臂的内壁上，且磁路系统上设置一个圆环形的磁隙，传感线圈的一端固定在U型双悬臂上，传感线圈的另一端放置在圆环形磁隙内，所述磁路系统由恒磁体、极靴和磁极片构成，所述恒磁体与极靴刚性连接，且恒磁体与极靴的同心安装，所述磁极片设置在恒磁体上。

优选的，所述传感线圈为铜质或铝质材料构成的漆包线圈。

优选的，所述漆包线圈通过UV胶固化连接在U型双悬臂上。

优选的，所述U型双悬臂的材料为钢质、木质或碳纤维质。

优选的，所述恒磁体为圆柱形，圆柱型的恒磁体为钕铁磁体、铁氧磁体或钐钴磁体。

优选的，磁路系统也通过UV胶固化连接在U型双悬臂上。

优选的，还包括壳体，所述U型双悬臂、传感线圈和磁路系统均设置在壳体内，且壳体上设置输出接口，所述传感线圈与输出接口电连接。

优选的，所述壳体材料为：ABS、PP、PC或PE。

优选的，所述U型双悬臂的固定端与壳体固定连接。

优选的，通过调整U型双悬臂的两臂长度和的重量配比获得不同的响应频率。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，提供一种双悬臂振动传感器，包括U型双悬臂、传感线圈和磁路系统，通过对悬臂的材质、悬臂长度以及传感线圈和磁路系统的安装位置三个参数的调节。从而获得非常优异的频率选择性。达到在范围很窄的频率范围内获取振动信号，针对特征振动实现高精度频率选取的目的。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的双悬臂振动传感器的剖视结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-U型双悬臂；2-传感线圈；3-磁极片；4-恒磁体；5-极靴；6-壳体；7-输出接口；8-U型双悬臂的固定端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种双悬臂振动传感器，包括U型双悬臂1、传感线圈2和磁路系统，传感线圈2和磁路系统相对的设置在U型双悬臂1的两个悬臂的内壁上，且磁路系统上设置一个圆环形的磁隙，传感线圈的一端固定在U型双悬臂1上，传感线圈2的另一端放置在圆环形磁隙内，磁路系统由恒磁体4、极靴5和磁极片3构成，恒磁体4与极靴5刚性连接，且恒磁体4与极靴5的同心安装，磁极片3设置在恒磁体4上。

本发明技术方案采用双悬臂作为振动传感器的频率响应结构，传感线圈与磁路系统相对地设置在两个悬臂内侧，传感线圈与一侧悬臂，磁路系统与另一侧悬臂保持刚性联结。通过调整双悬臂的结构参数可以精确调整传感器的响应频率。从而可以获得非常优异的频率选择性。

双悬臂结构可选用是高弹性模量的钢质、木质、碳纤维质的材料，双悬臂结构为U型结构，通过调整两臂长度和的重量配比获得不同的响应频率。

传感线圈为铜质或铝质材料中的一种，铜质或铝质的漆包线圈通过UV胶固化联结在U型双悬臂的一个臂内侧。

磁路系统中，圆柱型的恒磁体可选用钕铁磁体、铁氧磁体或钐钴磁体中的一种。

磁路系统的恒磁体与极靴刚性联结，保证恒磁体与极靴的结构同心安装，磁路系统形成一个狭窄的圆环形磁隙，磁路系统也通过UV胶固化联结在U型双悬臂的另一个臂内侧，与传感线圈相对。

传感线圈放置在磁路系统的圆环形磁隙空间内，保证没有相互干涉。

传感线圈的两个导线抽头由锡焊固定在输出接口7的焊盘上，通过外界导线实现振动信号的输出。

传感器的壳体6采用ABS、PP、PC、PE等材质制成，U型双悬臂的固定端固定在壳体6上。

U型双悬臂的固定端8与壳体6固定连接。

众多机电产品的运行过程都有其特征的振动频率，因此分析其频谱可以快速判断设备的运行状态是否正常。以设计转速为3000rmp的电机为例，需要避开其一阶的共振频率——即50Hz的频率段。

设计相应的双悬臂振动传感器监测这一频段点。采用高密度木质材料作为U型悬臂，铜质漆包线圈作为传感线圈，选用铁氧磁体作为恒磁体。

铜质漆包线圈和磁路系统都通过UV胶固化联结在U型双悬臂的两个内侧，彼此相对。安装时保证漆包线圈传感单元在磁隙中振动与磁路的零件没有相互干涉。传感器壳体采用ABS，U型双悬臂采用热压成型固定在壳体上。振动传感器的装配流程为：

1、加工U型双悬臂、传感线圈、磁路系统、壳体和信号接口；

2、传感线圈、磁路系统UV固化在U型双悬臂的内侧；

3、热压成型过程中将U型双悬臂固定在传感器壳体上；

4、将输出接口安装在壳体上；

5、规整传感线圈的抽头引线，并将引线锡焊至输出接口的焊盘上；

6、采用盖板封闭传感器，检测信号输出。

传感器加工完成后采用高性能PE胶固定在电机壳体上，并用高质量无氧铜信号电缆联结输出接口的两个焊盘。系统安装后即可采用音频频谱分析仪检测电机的振动情况。

振动信号获取由固定在双悬臂上的传感线圈构成，封装壳体对整个传感系统起良好的保护。传感线圈与恒磁体为主体的磁路系统在双悬臂结构上相对设立，传感线圈处于恒磁体的圆环形磁隙的轴向区域内，双悬臂受激振动，传感线圈在恒磁体中振动切割磁力线，感生信号电流输出，输出信号经后段的频谱分析获得振动结果。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双悬臂振动传感器，其特征在于，包括U型双悬臂、传感线圈和磁路系统，所述传感线圈和磁路系统相对的设置在U型双悬臂的两个悬臂的内壁上，且磁路系统上设置一个圆环形的磁隙，传感线圈的一端固定在U型双悬臂上，传感线圈的另一端放置在圆环形磁隙内，所述磁路系统由恒磁体、极靴和磁极片构成，所述恒磁体与极靴刚性连接，且恒磁体与极靴的同心安装，所述磁极片设置在恒磁体上。

2.根据权利要求1所述的双悬臂振动传感器，其特征在于，所述传感线圈为铜质或铝质材料构成的漆包线圈。

3.根据权利要求2所述的双悬臂振动传感器，其特征在于，所述漆包线圈通过UV胶固化连接在U型双悬臂上。

4.根据权利要求1所述的双悬臂振动传感器，其特征在于，所述U型双悬臂的材料为钢质、木质或碳纤维质。

5.根据权利要求1所述的双悬臂振动传感器，其特征在于，所述恒磁体为圆柱形，圆柱型的恒磁体为钕铁磁体、铁氧磁体或钐钴磁体。

6.根据权利要求1所述的双悬臂振动传感器，其特征在于，磁路系统也通过UV胶固化连接在U型双悬臂上。

7.根据权利要求1至6任一项所述的双悬臂振动传感器，其特征在于，还包括壳体，所述U型双悬臂、传感线圈和磁路系统均设置在壳体内，且壳体上设置输出接口，所述传感线圈与输出接口电连接。

8.根据权利要求7所述的双悬臂振动传感器，其特征在于，所述壳体材料为：ABS、PP、PC或PE。

9.根据权利要求7所述的双悬臂振动传感器，其特征在于，所述U型双悬臂的固定端与壳体固定连接。

10.根据权利要求1所述的双悬臂振动传感器，其特征在于，通过调整U型双悬臂的两臂长度和的重量配比获得不同的响应频率。