CN2588373Y - 磁电式高频冲击速度传感器 - Google Patents
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Abstract
磁电式高频冲击速度传感器属于测量、测试领域。主要功能是把速度量转化为电信号，用于测量冲击和振动的速度。本实用新型由永磁体和轻质量的悬浮线圈结构设计，主体是磁钢5和线圈2，通过线圈支架1、波纹弹簧3和弹簧支架4予以固定。悬浮线圈作切割磁力线运动，产生感应电动势，此电动势与切割磁力线的速度成正比，即E∝V。将线圈接入到外部电路中，通过测量此电动势的大小便可知道速度值。由于工作时磁钢不动，线圈做小位移切割磁力线运动，运动质量很小，因此该速度传感器能够对高频振动和冲击速度做出快速响应。其频率响应范围可达50Hz～20kHz，最大可测位移约为1mm。本传感器结构巧妙，安装使用方便，成本低，特别适合桥梁、机床的振动等冲击速度测量。
Description
技术领域
本实用新型属于测量、测试器件领域。它所解决的技术问题是把速度量转化为电信号，用于测量冲击速度。
背景技术
目前，国内外广泛使用的速度传感器多属于惯性式振动速度传感器，其结构为：传感器内置永久磁铁产生磁场，活动质量块和线圈固连在一起，活动质量块悬置在弹簧上，弹簧的另一端和传感器外壳相连。测速时，活动质量块带动线圈作切割磁力线运动，产生感应电动势，经标定后可以将此电信号转化为速度信号。可使用频率范围一般为10～1000Hz，测量振幅一般为±1～5mm。另有一种专利号为ZL95 2 14271.6的低频振动速度传感器由外壳、固定在该外壳内的二个顶针宝石轴承、由该顶针宝石轴承支承的偏心惯性阻尼环、扭簧、线圈以及套于所说的线圈之中的两个极性相对磁钢以及插入所说的阻尼环内的瓦形磁钢所组成，其测量频率低至1Hz，振幅可测至50mm，很好地满足了各种测量低频振动的场合的需要。但是，由于现有速度传感器的体积和运动质量都比较大，很难对高频速度做出精确的响应，因此对于频率在1000Hz以上的速度，尤其是冲击速度，目前还没有理想的传感器。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种高频速度传感器，以满足1000Hz以上频段冲击速度测量的需要。
为解决上述技术问题，本实用新型设计出一种由永磁体和轻质量的悬浮线圈组成的磁电式高频冲击速度传感器。利用悬浮线圈做切割磁力线运动，产生感应电动势。此电动势与切割磁力线的速度成正比，即：E∝V。把线圈接入到外部电路中去，通过测量此电动势的大小便可知道速度值。工作时磁钢不动，线圈做小位移的切割磁力线运动。由于运动质量很小，因此该速度传感器能够对冲击速度做出快速的响应，其频率响应范围可达50Hz～20kHz，最大可测位移约1mm。
本传感器的结构如下：在线圈支架1上缠绕外皮绝缘的铜丝构成线圈2，支架1悬浮套在磁钢5的磁芯上，在线圈支架1及磁钢5上扣装一波纹弹簧3，波纹弹簧3通过罩在磁钢5的外环上的弹簧支架4与磁钢5连接，线圈支架1与波纹弹簧3的内环连接。
本实用新型、轻巧，安装使用方便，成本低廉。其最大优点是频率响应高达20kHz，特别适合冲击速度的测量。
附图说明
图1为磁电式高频冲击速度传感器结构图。
线圈支架1、线圈2、波纹弹簧3、弹簧支架4、磁钢5。
具体实施方式
本实用新型设计出一种磁电式高频冲击速度传感器。下面结合图1详细阐述本实用新型的构造。
本实施例主要由线圈支架1、线圈2、波纹弹簧3、弹簧支架4、磁钢5所组成。其外形尺寸约Φ45mm×45mm。磁钢5为环状结构永磁体，线圈2是用外皮绝缘的Φ0.05mm漆包线缠绕在纸制筒状线圈支架1的外围上，可缠绕200～400圈，用粘接的方法将漆包线和线圈支架1固为一体，线圈支架1与波纹弹簧3粘结，悬浮在磁钢5上，波纹弹簧3与罩在磁钢5的外环上的弹簧支架4连接，弹簧支架4由钢材制成，其厚度可为0.4～0.6mm，与波纹弹簧粘结连接。
测量冲击速度时，磁钢5固定不动，小位移冲击扰动沿垂直方向施加在线圈支架1上，使线圈2做切割磁力线运动，产生感应电动势，此电动势与切割磁力线的速度成正比。把线圈2接入到外部电路中去，测量此电动势的大小，再经过准确的校准，便可以知道冲击速度值。
由于该速度传感器运动部分质量小，因此能够对冲击速度做出快速的响应，其频率响应范围可达50Hz～20kHz。
采用此速度传感器，对长约400mm，直径约为14mm的圆柱杆运动杆的速度进行测量，将此杆正对速度传感器，做自由下落运动，撞击速度传感器的线圈支架，带动线圈作切割磁力线运动，输出电信号，此电信号就代表杆冲击的速度的大小，线圈支架的初始速度为0，在感受撞击约100微秒的时间内速度达到约1.1m/s，可见该速度传感器的频率响应是很高的。
用该速度传感器测量振动频率约为50Hz的电动机机壳的振动速度，测量时将速度传感器的磁钢部分固定在相对地面静止的基座上，用长约30mm的螺柱(螺柱长度视具体测量对象而异)将被测电动机的机壳和速度传感器的线圈支架连接起来。(电动机机壳和速度传感器的线圈支架上都有和螺柱相匹配的螺纹孔)。当电动机机壳振动时，速度传感器的线圈支架感受振动，线圈切割磁力线输出电信号，即代表振动速度的大小，经标定后就可以转换为测量结果，速度与时间之间的关系呈正弦曲线。
此速度传感器可以测量高频振动的速度，以及冲击速度等，例如桥梁、机床的振动，火车轨道的振动，发动机的振动和冲击等。
Claims (1)
1、一种由线圈支架、线圈、波纹弹簧、弹簧支架、磁钢构成的磁电式高频冲击速度传感器，其特征在于在线圈支架上缠绕外皮绝缘的铜丝构成线圈，线圈支架悬浮套在磁钢的磁芯上，在线圈支架及磁钢上扣装一波纹弹簧，波纹弹簧通过罩在磁钢的外环上的弹簧支架与磁钢连接，线圈支架与波纹弹簧的内环连接。
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