SN54LS03J剪切型與壓縮型壓電式加速度傳感器性能比較,能最大橫向靈敏度(%),基座應(yīng)變靈敏度(g/ue),聲靈敏度(g/15連dB),瞬變溫度靈敏度(g/C)

用于測(cè)量振動(dòng)的磁電式傳感器(或稱為電動(dòng)式傳感器,感應(yīng)式傳感器)就稱為磁電式振動(dòng)傳感器。它利用電磁感應(yīng)原理,將運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電勢(shì)輸出。它的工作不需要外加電源,而是直接從被測(cè)物體吸取機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出,這是一種典型的發(fā)電型傳感器。由于這種傳感器輸出功率較大因而大大簡(jiǎn)化了配用的二次儀表電路。另外,它的性能穩(wěn)定,還可以針對(duì)使用對(duì)象做成不同的結(jié)構(gòu)形式,例如做成直接式或慣性式,具有不同的工作頻帶慣4335壓縮型,<4(個(gè)別值).

三向加速度傳感器由三組(或三對(duì))壓電元件組成,它們互相疊合在一起,如圖9-71(a)所示。這三組(或三對(duì))壓電元件分別感受三個(gè)方向的加速度。其中一組(一對(duì))為壓縮型,感受z軸向加速度;另外二組(二對(duì))為剪切型,分別感受X和y方向的加速度,如圖9-71(b)所示。這三組壓電元件的靈敏軸線嚴(yán)格互相垂直。

磁場(chǎng)靈敏度(g/kGs),三向加速度傳感器壓電元件的組成.

圖9-72所示為三向加速度傳感器,壓電元件的預(yù)壓縮載荷通過薄壁預(yù)緊筒實(shí)現(xiàn)。三組壓電元件分別輸出與三個(gè)方向加速度成正比的電信號(hào)。

磁電式振動(dòng)傳感器,性式一般為10~1 000 Hz,直接式一般為0~1 000 Hz)。所以這種傳感器在各個(gè)系統(tǒng)中都獲得了較普遍的應(yīng)用。

根據(jù)電磁感應(yīng)定律,線圈兩端的感應(yīng)電勢(shì)召正比于匝鏈線圈的磁通變化率,即

三向加速度傳感器1--預(yù)緊筒;2一壓電片。

式中 Φ―匝鏈線圈的磁通(Wb);

W一線圈匝數(shù)。

若線圈在恒定磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng),并切割磁力線,則線圈兩端的感應(yīng)電勢(shì)u為

sinq=Ⅵ/BJvsiny                (9-38)

式中 B一磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度;

t一線圈與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移;

v―線圈與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度;

u一線圈的有效匝數(shù);

J―每匝線圈的平均長度。

當(dāng)q=9o°(線圈垂直切割磁力線)時(shí),式(9-38)可以寫成:

e=TyBJv                  (9-39)

若線圈相對(duì)磁場(chǎng)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)切割磁力線,則線圈的感應(yīng)電勢(shì)為

e=WBSsint=usmsini        (9-40)

式中 ω一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)角速度(ω=d/dt);

s一每匝線圈的截面積;

s―線圈平面的法線方向與磁場(chǎng)方向的夾角。

當(dāng)t=90°時(shí),式(9-40)可寫成:

e=TyBsu                 (9-41)

由式(9-39)和式(9-40)可知,當(dāng)傳感器的結(jié)構(gòu)已定時(shí),B、S、u、J均為常數(shù),因

此,感應(yīng)電勢(shì)e與線圈對(duì)磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v(或w)成正比。

根據(jù)上述基本原理,磁電式傳感器可分為兩種基本類型。

變磁通(變磁阻)式傳感器,永久磁鐵與線圈均不動(dòng),感應(yīng)電勢(shì)是用改變磁通的

方法產(chǎn)生的。而磁通的改變通常由氣隙磁阻(磁導(dǎo))的變化而引起的。這類磁電式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,牢固,工作可靠,價(jià)格便宜。并能在-50~+100C環(huán)境溫度下有效地工作,通常用于流量、扭矩等測(cè)量。它的缺點(diǎn)是非線性誤差很大,不宜于線性測(cè)量。

恒磁通式傳感器,工作氣隙的磁通保持不變,而線圈中的感應(yīng)電勢(shì)是由于工作氣隙中線圈與永久磁鐵之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),線圈切割磁力線產(chǎn)生的。輸出感應(yīng)電勢(shì)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的、速度成正比。恒定磁通式磁電傳感器一般應(yīng)用于振動(dòng)測(cè)量。

磁電式振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)大體上有兩種類型:一種是將線圈組件(線圈及其骨架)與傳感器殼體固定,永久磁鐵(磁鋼)用柔軟的彈簧支承。進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)的活動(dòng)部件是磁鐵,故稱為動(dòng)鋼型磁電式振動(dòng)傳感器;另一種是將永久磁鐵與殼體固定,線圈組件用柔軟的彈簧支承,其活動(dòng)部件是線圈,稱為動(dòng)圈型磁電式振動(dòng)傳感器。這兩種結(jié)構(gòu)形式的傳感器,其工作原理是完全相同的。

動(dòng)鋼型磁電式振動(dòng)傳感器,圖9-73所示的是應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的一種動(dòng)鋼型磁電式振動(dòng)傳感器。

異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的原理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因各觸發(fā)器不是同時(shí)翻轉(zhuǎn),而是逐級(jí)脈動(dòng)翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)進(jìn)位的,故亦稱為紋波計(jì)數(shù)器①。圖6.5.9中的虛線是考慮了觸發(fā)器逐級(jí)翻轉(zhuǎn)中平均傳輸延遲時(shí)間rpd的波形。由于各觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)間有延遲,若用該計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)組合邏輯電路,則可能出現(xiàn)瞬間邏輯錯(cuò)誤。例如,當(dāng)計(jì)數(shù)值從0111加1時(shí),先后要經(jīng)過0110、0100、0000幾個(gè)狀態(tài),才最終翻轉(zhuǎn)為1000。如果對(duì)0110、0100、0000譯碼,這時(shí)譯碼輸出端則會(huì)出現(xiàn)毛刺狀波形。另外,當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖頻率很高時(shí),03~0。甚至?xí)霈F(xiàn)編碼輸出分辨不清的情況。對(duì)于一個(gè)Ⅳ位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器來說,從一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖開始作用到第一個(gè)觸發(fā)器,到第Ⅳ個(gè)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),需要經(jīng)歷的時(shí)間為urrpd。為了保證正確地檢出計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài),必須滿足rcP>>upd的條件,其中,rcP為計(jì)數(shù)脈沖CP的周期。

典型集成電路中規(guī)模集成電路74HC/HCT393中集成了兩個(gè)如圖6.5.8所示的4位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,圖6.5.10所示是它的引腳圖。在5Ⅴ、25℃工作條件下,74HC/HCT393中每級(jí)觸發(fā)器傳輸延遲時(shí)間的典型值為6 ns。

同步二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器,為了提高計(jì)數(shù)速度,可采用同步計(jì)數(shù)器。其特點(diǎn)是,計(jì)數(shù)脈沖作為時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)接于各位觸發(fā)器的時(shí)圖6.5.10 74HC/HCT393鐘脈沖輸入端,在每次時(shí)鐘脈沖沿到來之前,根據(jù)當(dāng)?shù)囊_圖前計(jì)數(shù)器狀態(tài),利用組合邏輯控制,準(zhǔn)各好適當(dāng)?shù)臈l件。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖沿到來時(shí),所有應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn),同時(shí)也使所有應(yīng)保證觸發(fā)器的穩(wěn)定．