TWI401423B - 非接觸式振動感測裝置 - Google Patents

Description

非接觸式振動感測裝置

本發明與振動感測裝置有關，特別是關於一種可偵測待測物體的振動狀態，且不受廠房設備空間或待測物體外形限制、可即貼即量的非接觸式振動感測裝置。

振動為機械工程的重要領域，而且是在機械運轉中常見之現象，隨著精密機械、故障檢測、診斷監測、與微機電系統等領域在近年來的蓬勃發展，即時(real time)、準確及不佔空間的振動訊號量測技術逐漸受到重視。傳統振動量測裝置主要可分為接觸式及非接觸式兩大類，接觸式感測器必須直接接觸待測物體以取得其振動狀態資訊，如加速度感測器(accelerometer)，但它不適用於精密機械或微機電系統，因為微結構輕量物體在加入加速度感測器前後的動態特性已有顯著的差異(因總質量已經改變)；再者，接觸式振動量測裝置之接觸點容易造成待測量物體表面磨損而影響後續精密製程。

相較於接觸式量測技術可能帶來的振動、破壞與不精確性等缺點，非接觸式(non-contact)量測技術由於毋須碰觸待測物體，可大幅提升量測精準度，因此在近年來頗受重視，非接觸式振動量測，自然而然地成為機械系統動態量測中扮演不可或缺的重要角色。至於傳統非接觸式感測器主要應用光的都卜勒原理，如雷射都卜勒振動儀(Laser Doppler Vibrometer，LDV)。

但雷射都卜勒振動儀必須應用到光本身的都卜勒效應以及利用He-Ne雷射光才能達到顯著效果，其光學透鏡模組結構較複雜，成本昂貴，而若是要應用在一般產業的話，He-Ne雷射光的檢驗機台對業者而言，將增加整體設備成本。此外，受限於光線必須直線進行，故不適用於空間窄小受限的設備廠房，導致應用功能及場合受限；因此，新一代非接觸式振動感測裝置必須具有不佔空間、低成本、易安裝、抗電子雜訊干擾、靈敏度高及低功率等功能。

再者，傳統振動感測裝置對於待測物體形狀及場合不具有彈性安裝功能(flexible installing function)，必須受到事前安裝或架設於待測物體上的限制，例如加速度感測器或雷射都卜勒振動儀，大大侷限傳統振動感測裝置的應用場合；因此，新一代非接觸式振動感測裝置亦須具有可攜式(portable)及可即貼即量等彈性安裝功能(flexible installing function)。

基於上述問題及限制，發明人提出了一種新一代的非接觸式振動感測裝置，以克服現有技術的缺陷。

本發明目的在於提供一種非接觸式振動感測裝置，其可對待測物體振動狀態進行即時偵測，藉以了解待測物體目前的振動狀態。

本發明之次一目的在於提供一種非接觸式振動感測裝置，其具有構造簡單、成本低廉及可適用於任何待測物體 形狀。

本發明之另一目的在於提供一種非接觸式振動感測裝置，其具有不佔空間、靈敏度高、抗雜訊干擾以及不影響系統製程原先磁場分佈等優點。

本發明之再一目的在於提供一種非接觸式振動感測裝置，其具有可攜式(portable)及可即貼即量等彈性安裝功能(flexible installing function)。

為了實現上述目的，本發明提供了一種非接觸式振動感測裝置，包含：一磁條，具有一第一段部、一第二段部及一中央段部，該中央段部係為N極區塊或S極區塊，該第一段部與該第二段部係分別與該中央段部的兩端連接，且該第一段部與該第二段部分別與該中央段部的連接處係為與該中央段部相反磁場的N極區塊或S極區塊，該第一段部係設置有若干第一N極區塊及若干第一S極區塊，該第一段部從與該中央段部連接的一端起係由該等第一N極區塊及該等第一S極區塊交替排列，且越遠離該中央段部的該等第一N極區塊與該等第一S極區塊之長度越長，該第二段部係設置有若干第二N極區塊及若干第二S極區塊，該第二段部從與該中央段部連接的一端起係由該等第二N極區塊及該等第二S極區塊交替排列，且越遠離該中央段部的該等第二N極區塊與該等第二S極區塊之長度越長；一偵測器，係包括：一固定磁性層，具有一固定磁性方向； 一自由磁性層，具有一可變動磁性方向，其磁性方向會受到外加磁場的影響而改變；一隔離層，位於該固定磁性層與該自由磁性層之間；二訊號傳輸線，分別連接至該固定磁性層與該自由磁性層；以及一電源供應器，連接至該訊號傳輸線；以及一處理器，連接該二訊號傳輸線；該磁條相對於平行振動方向，貼附在待測物體表面上，該偵測器則固定於該磁條上方位置，當該待測物體來回往復振動時，使該磁條通過偵測器；該自由磁性層受到該第一段部或該第二段部之各該N極區塊與S極區塊之間外加磁場影響而改變其磁性方向，使自由磁性層磁性方向與固定磁性層的磁性方向相同或是相反，造成內部電阻產生明顯變化，進而導致輸出至該處理器的電壓或電流改變，再由該處理器轉換計算出待測物體的振動狀態。

該非接觸式振動感測裝置更包括一第二磁條，設置有若干第三N極區塊及若干第三S極區塊，該等第三N極區塊與該等第三S極區塊係為相等長度且交替排列設置；一第二偵測器，係偵測該第二磁條之各該第三N極區塊與各該第三S極區塊所造成的該自由磁性層磁性方向變化；而該處理器，係連接該第一偵測器與該第二偵測器，該處理器係接收該第一偵測器與該第二偵測器所分別偵測到的各自由磁性層磁性方向變化，造成其內部電阻產生明顯的變化，進而導致輸出至該處理器的電壓或電流改變，再由該 處理器整合計算出待測量物體的振動狀態。

請參閱圖1，係表示本發明非接觸式振動感測裝置之一實施例應用於待測物體的立體圖；本發明非接觸式振動感測裝置1，係用來偵測待側物體10的振動狀態，其係可應用於如地震分析儀、汽車振動分析及頻譜分析等。

非接觸式感測裝置1具有一磁條2、一偵測器3以及一處理器4；磁條2相對於平行振動方向，貼附在待測物體10表面上，偵測器3則設置於一支架11上，且相對應磁條2振動中心(equilibrium position)設置，振動中心位置即磁條2之中央段部203(如圖5所示)；當待側物體10產生上下振動時，待側物體10上的磁條2會相對於偵測器3而做來回往復移動。

請同時參考圖2，係表示本發明非接觸式振動偵測裝置之偵測器示意圖。偵測器3具有一固定磁性層32、一自由磁性層31、一隔離層33、二訊號傳輸線L1與L2、一電源供應器34、以及一處理器4，其中，固定磁性層32具有一固定磁性方向，自由磁性層31具有一可變動磁性方向，隔離層33係設置在固定磁性層32與自由磁性層31之間，而處理器4係以二訊號傳輸線L1、L2分別連接固定磁性層32與自由磁性層31。

固定磁性層32的固定磁性方向不會受到外加磁場的影響而改變，就算外加磁場消失，仍保有原有磁性；本發明之固定磁性層32可為導電磁性金屬或導電磁性氧化 物，例如：Fe_81-X Co_X Ga₁₉ ；自由磁性層31的可變動磁性方向會受到外加磁場的影響而改變，自由磁性層31的材料較佳者是選擇當磁場移去後不易有殘磁的材料，可為導電磁性金屬或導電磁性氧化物，例如：NiFe；隔離層33可為非磁性金屬層(例如：銅)或是絕緣層(例如：氧化鋁)。

偵測器3的工作原理，係為電子具有自旋的物理特性，分為上自旋電子與下自旋電子，與磁性層磁矩方向平行的電子在傳導過程中較不會被散射而呈現低電阻，但於反向平行時，則很容易與磁性層磁矩碰撞而散射而呈現高電阻；當自由磁性層31的磁性(磁矩)方向與固定磁性層32的磁性(磁矩)方向相同時，則只有與自由磁性層31與固定磁性層32之磁性(磁矩)方向反向平行的電子會被阻擋散射，總電阻相對較小，當電源供應器34提供固定電流時，則輸出至處理器4的電壓(V_out )較小；如果自由磁性層31的磁性(磁矩)方向與固定磁性層22的磁性(磁矩)方向相反時，則不管上自旋或下自旋的電子皆會被自由磁性層31或固定磁性層32其中之一阻擋散射，總電阻相對較大，當電源供應器34提供固定電流時，則輸出至處理器4的電壓(V_out )較大。

請參考圖3，係表示應用在本發明非接觸式振動偵測裝置的原理圖之一。以磁條2具有一N極區塊21及二S極區塊22並以S-N-S交替排列為例，圖中分別以顏色的深淺來代表N極區塊與S極區塊，其磁極區塊長度相等且為d1。相對於偵測器3固定磁性層32的原先固定磁性方向，若自由磁性層31磁性方向與固定磁性層32磁性方向相 同，則為順向(圖3顯示為朝左方)，其內部電阻較小，當電源供應器34提供定電流的情況下，其順向輸出電壓V_L 值較小。反之，若自由磁性層31磁性方向與固定磁性層32磁性方向相反，則為逆向(圖3顯示為朝右方)，其內部電阻較大，當電源供應器34提供定電流的情況下，則逆向輸出電壓V_H 值較大。

當磁條2的N極區塊21與S極區塊22交界處移動到偵測器3正下方時，即位置A1與A2處，則在位置A1時，偵測器3中自由磁性層31的磁性方向因受到磁條2外加磁場影響而朝向左方(此時為順向)，因此其輸出電壓為順向電壓V_L ，而在位置A2時，偵測器3中自由磁性層31的磁性方向因受到磁條2外加磁場影響而朝向右方(此時為逆向)，因此其輸出電壓為逆向電壓V_H ；若是磁條的N極區塊21或S極區塊22的中央處移動到偵測器3時，即位置B1、B2與B3，則由於在N極區塊21與S極區塊22中央處的磁場因順向磁場與逆向磁場相互抵銷，因此該處設定為無外加磁場作用，其輸出電壓為基準電壓V_O ；藉磁條2上不同N極區塊21與S極區塊22交替自左而右依序通過偵測器3，藉由處理器4所接收到輸出電壓(V_out )如圖3鋸齒波的週期變化(本發明以鋸齒波為例進行說明，但不以此為限)，則「V_L 」及「V_H 」可分別定義為「0」與「1」離散訊號，處理器4每當接收到一組「0」與「1」離散訊號就是代表偵測器3恰好經過一次磁極區塊轉換，其所偵測的移動距離為一個磁極區塊長度d1，進而轉換成待測物體10相對應的運動狀態。同理，若電源供應器34提供固定 電壓時，而不是前述固定電流時，將造成輸出至處理器4的電流具明顯變化，可分別定義為「0」與「1」離散訊號，進而轉換成待測物體10相對應的運動狀態。

請再同時參考圖4，係表示應用在本發明非接觸式振動偵測裝置的原理圖之二。當磁條2上的多個N極區塊21與多個S極區塊22交替排列，且其長度相等者(如圖所示d2)，則偵測器3(如圖2所示)所偵測到相對應的輸出電壓V_out 為固定周期變化的鋸齒波(本發明以鋸齒波為例進行說明，但不以此為限)，而處理器4每當接收到一組「0」與「1」離散訊號，代表偵測器3恰好經過一次磁極區塊轉換，其相對應的移動距離即為d2，進而轉換成待測物體10相對應的運動狀態。

請再同時參考圖5，係表示應用在本發明非接觸式振動偵測裝置的原理圖之三。當磁條2上的多個N極區塊21與多個S極區塊22交替排列，且越往兩端其長度設置越長者(如圖所示d3、d4、d5，且d3<d4<d5)，則偵測器3(如圖2所示)所偵測到相對應的輸出電壓V_out 為不同周期變化的鋸齒波(本發明以鋸齒波為例進行說明，但不以此為限)，處理器4每當接收到一組「0」與「1」離散訊號，代表偵測器3恰好經過一次磁極區塊轉換，其相對應的移動距離視其當下輸出電壓周期形態而定，因每組具不同周期型態的輸出電壓訊號相對應於不同的磁極區塊長度，當周期愈短者，其相對應的磁極區塊長度愈短(如d3<d4<d5)，而處理器4會參考輸出電壓訊號周期長短與磁極區塊長度的相對應關係，當處理器4接收到一連串不同周期變化的 輸出電壓訊號鋸齒波時，可進而轉換成待測物體10相對應的運動狀態。

根據上述圖3至圖5的原理說明，進一步說明本發明非接觸式振動感測裝置的工作原理，本發明的磁條2具有一第一段部201、一第二段部202及一中央段部203，在待測物體10靜止時，中央段部203即為振動中心(equilibrium position)，中央段部203可為N極或S極，本發明係以S極為例進行說明，但並不以此為限；第一段部201與第二段部202係分別與中央段部203的兩端連接，且第一段部201與第二段部202分別與中央段部203的連接處係為與中央段部203相反磁場的N極區塊21或S極區塊22，相對應上述中央段部203以S極為例，則第一段部201與第二段部202分別與中央段部203的連接處係為與中央段部203相反磁場的N極區塊21；一般而言，第一段部201與第二段部202係以中央段部203為中心而左右相互對稱的結構。

第一段部201係設置有若干第一N極區塊2011及若干第一S極區塊2012，第一段部201從與中央段部203連接的一端起係由各第一N極區塊2011及各第一S極區塊2012交替排列，且越遠離中央段部203的第一N極區塊2011與第一S極區塊2012之長度越長；第二段部202係設置有若干第二N極區塊2021及若干第二S極區塊2022，第二段部202從與中央段部203連接的一端起係由各第二N極區塊2021及各第二S極區塊2022交替排列，且越遠離中央段部203的第二N極區塊2021與第二S極區塊2022之 長度越長，自由磁性層31磁性方向係受到第一段部201或第二段部202之各第一/第二N極區塊2011、2021與各第一/第二S極區塊2012、2022之間的外加磁場影響而改變，藉此使偵測器3(如圖2所示)偵測的輸出電壓V_out 為不同周期變化的鋸齒波，處理器4進而轉換成待測物體10相對應的振動狀態，說明如下。

請參考圖6，係表示本發明非接觸式振動偵測裝置的一實施狀態圖，本實施狀態係以偵測器3均恰在第一N極區塊2011與第一S極區塊2012交界處，或者是恰在第二N極區塊2021與第二S極區塊2022交界處進行偵測，亦即此時最大振動準位皆恰位於磁極區塊轉換點，則偵測器3可偵測相對應於不同磁條位置之輸出電壓V_out 變化，其電壓波形為在V_H 與V_L 之間且不同周期變化的鋸齒波。

接下來說明如何將所偵測到的輸出電壓變化波形轉換成相對應振動波形：

．振動中心(equilibrium position)：因振動中心點即為磁條之中央段部，其磁極區塊長度最短，因此偵測器所偵測到的磁極變化所導致的電壓波形變化頻率最密集，在處理器判斷原理即以電壓波形變化頻率最密集處，且電壓大小為無外加磁場時的基準電壓V_O 處，當做振動中心。

．最大振幅(max.amplitude or peak)：反之，最大振幅發生在距離中央段部最遠處，其磁極區塊長度最長，因此相對應電壓波形變化頻率最稀疏處(如位置C1、C2、C3、C4)，若其最大準位恰好在磁極區塊轉換點時，則 可以讓偵測器偵測到振動周期內完整的磁場轉換變化，處理器將參考輸出電壓訊號周期長短與磁極區塊長度的相對應關係，就可進一步轉換成其相對應的振動波形。

．相位轉換(in-phase or out-of-phase)：實際振動波形是以振動中心為平衡點做來回往復振動，然偵測器所偵測到的輸出電壓皆呈現在V_H 與V_L 之間且頻率疏密不同變化的波形，因此處理器判斷原理為當自前一個電壓波形變化頻率最密集處發生後，再出現下一個電壓波形變化頻率最密集處時，即代表振動波形自振動中心增加至最大振幅後，將再回到振動中心位置，亦表示原先同相位(in-phase)的振動即將進入反相位(out-of-phase)的振動，也就是振動波形已進行前半周期，將進入後半周期。

然而，處理器4將輸出電壓V_out 變化轉換成相對應的振動波形，是屬於離散訊號(discrete signal)而非連續訊號(continuous signal)。若最大振動準位恰好位於磁極區塊轉換點時，轉換電壓訊號所量測到的最大振幅恰等於實際振動波形之最大振幅，但當最大振動準位不恰好位於磁極區塊轉換點時，則所量測轉換的最大振幅將低於實際最大振幅，說明如下。

請參考圖7，係表示本發明非接觸式振動偵測裝置的另一實施狀態圖。本實施狀態係以偵測器3未能恰好在在第一N極區塊2011與第一S極區塊2012交界處，或者是未能恰好在在第二N極區塊2021與第二S極區塊2022交 界處進行偵測，亦即此時最大振動準位皆未能恰位於磁極區塊轉換點，則偵測器3偵測相對應於不同磁條位置之輸出電壓V_out 變化，電壓波形為在V_H 與V_L 之間且不同周期變化的鋸齒波。

在實際狀況下，當然不可能每次最大振動準位皆恰好位於磁極區塊轉換點，因此當偵測器並未真正到達磁極區塊轉換點時，將無法讓自由磁性層磁性方向產生明顯改變，因此偵測器所偵測的輸出電壓就不會受到外加磁場的影響，其輸出電壓顯示出基準電壓V_O ，而非V_L 或V_H (如圖7虛線圈圈所示)。

此時，振動中心(equilibrium position)及相位轉換(in-phase or out-of-phase)的判斷原理皆可依前述圖6方法，但最大振幅(max.amplitude or peak)的判斷原理，除了可以依前面所述最大振幅發生在電壓波形變化頻率最稀疏處外，也可觀察當有連續2個同向V_H 高電壓或2個同向V_L 低電壓出現之狀況當做輔助判斷(如位置D1、D2、D3、D4)。

因最大振動準位不恰好位於磁極區塊轉換點，導致最大振幅將依據前一個較接近中央段部的磁極區塊來判斷，因其磁極區塊長度較短，導致實際振動波形可能被低估；此時，可以加入第二等距磁條予以解決，說明如後。

圖8係表示本發明非接觸式振動偵測裝置增加另一輔助磁條的振動示意圖。本發明上述之非接觸式振動偵測裝置1更可包括第二磁條5及第二偵測器30，而第二磁條5的結構係與前述第一磁條2的結構大致相同，第二磁條5係 與第一磁條2相貼近設置，且兩者振動中心位置互相對齊，且第二偵測器30係貼近第一偵測器3，並相對應第二磁條5設置，第二磁條5與第一磁條2的差異係在於第二磁條5的第三N極區塊51與第三S極區塊52之長度相等。

相對於第一磁條2，其磁極區塊長度設置不等距，加入第二磁條5，其磁極區塊長度等距，但兩者振動中心位於同一相對位置上，並分別配置獨立的第一偵測器3及第二偵測器30，可量測出兩組輸出電壓波形變化訊號圖。

第一偵測器3所偵測的輸出電壓訊號為頻率疏密不同的波形，主要用來判斷振動中心位置及相位轉換之用，而第二偵測器30所量測的輸出電壓訊號是頻率疏密相同的波形，它無法用來判斷振動中心點位置及相位轉換，但當最大振動準位不恰好位於磁極區塊轉換位置時，可用來輔助判斷最大振幅值，說明如下。

當最大振動準位不恰好位於磁極區塊轉換位置時，第一偵測器3所偵測的最大振幅值如同前述圖7會被低估，因第一磁條2與第二磁條5之振動中心位於同一相對位置上，第二磁條5可以用來輔助計算最大振幅值，其判斷原理為計算自振動中心至最大振幅出現時，第二偵測器30偵測第二磁條5總共經過M次的N、S磁極區塊轉換，其輸出電壓V_out 為如圖4所示固定周期變化的鋸齒波，因每一次磁極區塊轉換代表所偵測的距離為一個磁極區塊長度d2，M ＊ d2就是第二磁條5所偵測到的最大振幅值；利用第二磁條5所輔助得到的最大振幅值將大於只單獨利用第一磁條2所得到的最大振幅值(如圖8的H點所示)，可獲 得更精確的振動狀態波形。利用本發明之非接觸式振動感測裝置1所獲得的時域(time-domain)振動波形，可透過傅立葉轉換(Fourier Transform)，進一步進行頻譜分析(Spectrum Analysis)。

因第一偵測器3及第二偵測器30當分別受到第一磁條2及第二磁條5微小外部磁場的變化就會產生極大且明顯的電阻變化，因此本發明之非接觸式振動感測裝置1具有抗雜訊干擾、高靈敏度及低功率等優點；再者，偵測器3及30對於微小的磁極區塊判斷有極高的靈敏度，因此可大幅縮小其體積，對於廠房設備空間受限的場所，本非接觸式振動感測裝置1皆能應用。

因偵測器3及30結構簡單且不佔空間，僅需要磁條2及5提供微弱的外部磁場，即可改變自由磁性層31的磁性方向，且不影響系統製程原先磁場分佈。因此，磁條2及5的基本材質可為一具有可撓性(flexible)的帶體，內部具有N極、S極交替的磁極區塊，且其背面具有背膠(圖未示)，背膠上再貼附有一離形紙(圖未示)；在撕開離形紙後，磁條2及5可貼附在任意材質或形狀的待測物體10上。

因此，不管待量測物體10外型或材質是否具磁性，或廠房設備空間是否受限，本發明之非接觸式振動感測裝置1皆可輕易安裝應用，故具有可攜式(portable)及可即貼即量等彈性安裝功能(flexible installing function)，並進一步達到易安裝、不佔空間、低功率及不影響系統製程原先磁場分佈等優點。

綜上所述，本發明所提供之非接觸式振動感測裝置， 可應用在偵測一待測物體10的振動狀態；且本發明非接觸式振動偵測裝置的偵測器與磁條所佔用的空間很小，因此幾乎所有任何廠房設備空間受限條件均可應用本發明。此外，磁條所產生的磁力相當的微弱，對於某些對於磁性相當敏感的裝置或製程，亦可使用本發明。最後，由於磁帶的可撓性(flexible)，任何形狀與材質的待測量物體，均可輕易安裝應用，且藉由不同長度之N極與S極區塊的磁條2，再輔以相同長度之N極與S極區塊的磁條5，可進一步獲得更精確的振動波形。

雖然本發明以相關的較佳實施例進行解釋，但是這並不構成對本發明的限制。應說明的是，本領域的技術人員根據本發明的思想能夠構造出很多其他類似實施例，這些均在本發明的保護範圍之中。

10‧‧‧待測物體

11‧‧‧支架

1‧‧‧非接觸式振動感測裝置

2‧‧‧磁條(第一磁條)

201‧‧‧第一段部

2011‧‧‧第一N極區塊

2012‧‧‧第一S極區塊

202‧‧‧第二段部

2021‧‧‧第二N極區塊

2022‧‧‧第二S極區塊

203‧‧‧中央段部

21‧‧‧N極區塊

22‧‧‧S極區塊

3‧‧‧偵測器(第一偵測器)

30‧‧‧第二偵測器

31‧‧‧自由磁性層

32‧‧‧固定磁性層

33‧‧‧隔離層

34‧‧‧電源供應器

4‧‧‧處理器

5‧‧‧第二磁條

51‧‧‧第三N極區塊

52‧‧‧第三S極區塊

A1~A2‧‧‧位置

B1~B3‧‧‧位置

C1~C4‧‧‧位置

D1~D4‧‧‧位置

d1~d5‧‧‧磁極區塊長度

H‧‧‧最大振幅修正點

L1‧‧‧訊號傳輸線

L2‧‧‧訊號傳輸線

V_H ‧‧‧逆向磁場輸出電壓

V_L ‧‧‧順向磁場輸出電壓

V_O ‧‧‧基準電壓

V_out ‧‧‧輸出電壓

圖1 係表示本發明非接觸式振動感測裝置之一實施例應用於待測物體的立體圖。

圖2 係表示本發明非接觸式振動偵測裝置之偵測器示意圖。

圖3 係表示應用在本發明非接觸式振動偵測裝置的原理圖之一。

圖4 係表示應用在本發明非接觸式振動偵測裝置的原理圖之二。

圖5 係表示應用在本發明非接觸式振動偵測裝置的原理圖之三。

圖6 係表示本發明非接觸式振動偵測裝置的一實施狀態圖。

圖7 係表示本發明非接觸式振動偵測裝置的另一實施狀態圖。

圖8 表示本發明非接觸式振動偵測裝置增加另一磁條的振動示意圖。

2‧‧‧磁條(第一磁條)

201‧‧‧第一段部

2011‧‧‧第一N極區塊

2012‧‧‧第一S極區塊

202‧‧‧第二段部

2021‧‧‧第二N極區塊

2022‧‧‧第二S極區塊

203‧‧‧中央段部

3‧‧‧偵測器(第一偵測器)

31‧‧‧自由磁性層

32‧‧‧固定磁性層

33‧‧‧隔離層

d3~d5‧‧‧磁極區塊長度

V_H ‧‧‧逆向磁場輸出電壓

V_L ‧‧‧順向磁場輸出電壓

V_O ‧‧‧基準電壓

Claims (10)

1. 一種非接觸式振動感測裝置，包含：一磁條，具有一第一段部、一第二段部及一中央段部，該中央段部係為N極或S極，該第一段部與該第二段部係分別與該中央段部的兩端連接，且該第一段部與該第二段部分別與該中央段部的連接處係為與該中央段部相反磁場的N極區塊或S極區塊，該第一段部係設置有若干第一N極區塊及若干第一S極區塊，該第一段部從與該中央段部連接的一端起係由該等第一N極區塊及該等第一S極區塊交替排列，且越遠離該中央段部的該等第一N極區塊與該等第一S極區塊之長度越大，該第二段部係設置有若干第二N極區塊及若干第二S極區塊，該第二段部從與該中央段部連接的一端起係由該等第二N極區塊及該等第二S極區塊交替排列，且越遠離該中央段部的該等第二N極區塊與該等第二S極區塊之長度越大；一偵測器，係包括：一固定磁性層，具有一固定磁性方向；一自由磁性層，具有一可變動磁性方向，其磁性方向會受到外加磁場的影響而改變；一隔離層，位於該固定磁性層與該自由磁性層之間；二訊號傳輸線，分別連接至該固定磁性層與該自由磁性層；以及 一電源供應器，連接至該訊號傳輸線；以及一處理器，連接該二訊號傳輸線；該磁條係平行於振動方向，貼附在待測物體表面上，該偵測器則固定於該磁條之一振動中心上方位置，當該待測物體來回往復振動時，使該磁條通過偵測器；該處理器係接收該自由磁性層受到該第一段部或該第二段部之各該N極區塊與S極區塊之間的外加磁場影響而改變的磁性方向，使自由磁性層磁性方向與固定磁性層的磁性方向相同或是相反，造成內部電阻產生明顯變化，進而導致輸出至該處理器的電壓或電流改變，再由該處理器轉換計算出待測物體所需要的振動資訊。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的非接觸式振動感測裝置，其中，該固定磁性層與該自由磁性層可為導電磁性金屬或導電磁性氧化物。
3. 依據申請專利範圍第1項所述的非接觸式振動感測裝置，其中，該隔離層可為銅的非磁性金屬材質或為氧化鋁的絕緣材質。
4. 依據申請專利範圍第1項所述的非接觸式振動感測裝置，其中，該固定磁性層具有一固定層及一偏壓層，該固定層與該隔離層接觸，而該偏壓層係固定該固定層的磁性方向，且該偏壓層為一反鐵磁性材質。
5. 依據申請專利範圍第1項所述的非接觸式振動感測裝置，其中，該磁條係為一可撓性帶體，其背面具有一背膠，該背膠上貼附有一離型紙，撕開該離型紙後使該磁條藉該背膠固定在一待測物體上。
6. 一種非接觸式振動感測裝置，包含：一第一磁條，具有一第一段部、一第二段部及一中央段部，該中央段部係為N極或S極，該第一段部與該第二段部係分別與該中央段部的兩端連接，且該第一段部與該第二段部分別與該中央段部的連接處係為與該中央段部相反磁場的N極區塊或S極區塊，該第一段部係設置有若干第一N極區塊及若干第一S極區塊，該第一段部從與該中央段部連接的一端起係由該等第一N極區塊及該等第一S極區塊交替排列，且越遠離該中央段部的該等第一N極區塊與該等第一S極區塊之長度越大，該第二段部係設置有若干第二N極區塊及若干第二S極區塊，該第二段部從與該中央段部連接的一端起係由該等第二N極區塊及該等第二S極區塊交替排列，且越遠離該中央段部的該等第二N極區塊與該等第二S極區塊之長度越大；一第二磁條，係與該第一磁條相貼近設置，且該第一磁條的一振動中心與該第二磁條的一振動中心互相對齊，該第二磁條係設置有若干第三N極區塊及若干S極區塊，該等第三N極區塊與該等S極區塊係為相等長度且交替排列設置；一第一偵測器，係相對應該第一磁條之該振動中心設置，以偵測該第一磁條之各該第一/第二N極區塊與各該第一/第二S極區塊所造成的磁性方向變化：一第二偵測器，係貼近該第一偵測器，並相對應該第二磁條之該振動中心設置，該第二偵測器係偵測該第二磁條之 各該第三N極區塊與各該第三S極區塊所造成的磁性方向變化；以及一處理器，係連接該第一偵測器與該第二偵測器，該處理器係接收該第一偵測器與該第二偵測器所分別偵測到的磁性方向變化，造成電阻產生明顯變化，進而導致輸出至該處理器的電壓或電流改變，再由該處理器整合計算出待測物體所需要的振動資訊。
7. 依據申請專利範圍第6項所述的非接觸式振動感測裝置，其中，該第一偵測器包括：一第一固定磁性層，具有一第一固定磁性方向；一第一自由磁性層，具有一第一可變動磁性方向，其磁性方向會受到外加磁場的影響而改變；一第一隔離層，位於該第一固定磁性層與該第一自由磁性層之間；二訊號傳輸線，分別連接至該第一固定磁性層與該第一自由磁性層；以及一電源供應器，連接至該訊號傳輸線。
8. 依據申請專利範圍第7項所述的非接觸式振動感測裝置，其中，該第二偵測器包括：一第二固定磁性層，具有一第二固定磁性方向；一第二自由磁性層，具有一第二可變動磁性方向，其磁性方向會受到外加磁場的影響而改變；一第二隔離層，位於該第二固定磁性層與該第二自由磁性層之間； 二訊號傳輸線，分別連接至該第二固定磁性層與該第二自由磁性層；以及一電源供應器，連接至該訊號傳輸線。
9. 依據申請專利範圍第8項所述的非接觸式振動感測裝置，其中，該第一/第二固定磁性層與該第一/第二自由磁性層可為導電磁性金屬或導電磁性氧化物，該第一/第二隔離層可為銅的非磁性金屬材質或為氧化鋁的絕緣材質。
10. 依據申請專利範圍第8項所述的非接觸式振動感測裝置，其中，該第一/第二固定磁性層具有一固定層及一偏壓層，該固定層與該第一/第二隔離層接觸，而該偏壓層係固定該第一/第二固定層的磁性方向，且該偏壓層為一反鐵磁性材質。