Sensor de torsión puntual patentado
Los sensores de vibración se pueden dividir según sus funciones: según el principio de recepción mecánica; tipo relativo y tipo inercial; según el principio de conversión electromecánica, se dividen en tipo eléctrico, tipo piezoeléctrico y tipo de corriente parásita. , tipo inductivo, tipo capacitivo, tipo resistivo, tipo fotoeléctrico; según la cantidad mecánica medida: sensor de desplazamiento, sensor de velocidad, sensor de aceleración, sensor de fuerza, sensor de tensión, sensor de vibración torsional, sensor de torsión.
1. Sensor eléctrico relativo El sensor eléctrico se basa en el principio de inducción electromagnética, es decir, cuando un conductor en movimiento corta líneas de fuerza magnéticas en un campo magnético fijo, se inducirá una fuerza electromotriz en ambos extremos. del conductor, por lo que se fabrica utilizando este principio. El sensor se llama sensor eléctrico. El sensor eléctrico relativo es un sensor de desplazamiento basado en el principio de recepción mecánica. Debido a que la ley de inducción electromagnética se aplica en el principio de conversión electromecánica, la fuerza electromotriz generada es proporcional a la velocidad de vibración medida, por lo que en realidad es un sensor de velocidad.
2. Sensor de corrientes de Foucault El sensor de corrientes de Foucault es un sensor relativamente sin contacto que mide el desplazamiento de la vibración o la amplitud del objeto a través del cambio en la distancia entre el extremo del sensor y el objeto medido. Los sensores de corrientes de Foucault tienen las ventajas de un amplio rango de frecuencia (0 ~ 10 kHz), un amplio rango de trabajo lineal, alta sensibilidad y medición sin contacto. Se utiliza principalmente para la medición y monitoreo de vibraciones del desplazamiento estático y el desplazamiento de vibraciones de ejes giratorios en maquinaria rotativa.
3. Sensor inductivo De acuerdo con el principio de recepción mecánica relativa del sensor, el sensor inductivo puede convertir cambios en los parámetros de vibración mecánica medidos en cambios en señales de parámetros eléctricos. Por lo tanto, existen dos formas de sensores inductivos, uno es de espacio variable y el otro es de área de permeabilidad magnética variable.
4. Sensor capacitivo El sensor capacitivo generalmente se divide en dos tipos. Es decir, se pueden cambiar el tipo de espacio y el tipo de área común variable. El tipo de espacio variable puede medir el desplazamiento de vibración lineal. La fórmula del área variable puede medir el desplazamiento angular de la vibración torsional.
5. Sensor eléctrico inercial El sensor eléctrico inercial consta de una parte fija, una parte móvil y una parte de resorte de soporte. Para que el sensor funcione como sensor de desplazamiento, la masa de su parte móvil debe ser lo suficientemente grande y la rigidez del resorte de soporte debe ser lo suficientemente pequeña, es decir, el sensor debe tener una frecuencia natural baja. Según la ley de la inducción electromagnética, la fuerza electromotriz inducida es: u = blx & donde b es la densidad de flujo magnético, l es la longitud efectiva de la bobina en el campo magnético, r x & es la velocidad relativa de la bobina en; el campo magnético. Desde la perspectiva de la estructura del sensor, el sensor eléctrico inercial es un sensor de desplazamiento. Sin embargo, dado que la señal eléctrica de salida se genera mediante inducción electromagnética, de acuerdo con la ley de la inducción electromagnética, cuando la bobina se mueve con respecto al campo magnético, la fuerza electromotriz inducida es proporcional a la velocidad a la que la bobina corta las líneas de fuerza magnéticas. . Entonces, en términos de la señal de salida del sensor, la fuerza electromotriz inducida es proporcional a la velocidad de vibración medida, por lo que en realidad es un sensor de velocidad.
6. Sensor de aceleración piezoeléctrico La parte receptora mecánica del sensor de aceleración piezoeléctrico se basa en el principio de recepción mecánica de aceleración inercial. La parte electromecánica utiliza el efecto piezoeléctrico positivo del cristal piezoeléctrico. El principio es que algunos cristales (como cerámicas polarizadas artificialmente, cristales piezoeléctricos sensibles al tiempo, etc.) y diferentes materiales piezoeléctricos tienen diferentes coeficientes piezoeléctricos, que generalmente se pueden encontrar en la tabla de rendimiento del material piezoeléctrico. ) Bajo la acción de una fuerza externa en una determinada dirección o cuando se deforma, habrá cargas en su cara de cristal o en su cara de polarización. Esta conversión de energía mecánica (fuerza, deformación) a energía eléctrica (carga, campo eléctrico) se denomina efecto piezoeléctrico positivo. La conversión de energía eléctrica (campo eléctrico, voltaje) en energía mecánica (deformación, fuerza) se denomina efecto piezoeléctrico inverso. Por tanto, el efecto piezoeléctrico de los cristales se puede utilizar para fabricar sensores de fuerza. En la medición de vibraciones, dado que la fuerza sobre el cristal piezoeléctrico es la fuerza de inercia de la masa inercial, la cantidad de carga generada es proporcional a la aceleración, por lo que el sensor piezoeléctrico es un sensor de aceleración.
7. En las pruebas de vibración, además de medir la vibración, los sensores de fuerza piezoeléctricos a menudo necesitan medir la fuerza de excitación dinámica ejercida sobre la muestra. Los sensores de fuerza piezoeléctricos tienen las ventajas de un amplio ancho de banda, un gran rango dinámico, un tamaño pequeño y un peso ligero, por lo que se han utilizado ampliamente. El principio de funcionamiento del sensor de fuerza piezoeléctrico es utilizar el efecto piezoeléctrico del cristal piezoeléctrico, es decir, la señal de carga emitida por el sensor de fuerza piezoeléctrico es proporcional a la fuerza externa.
8. Cabezal de impedancia El cabezal de impedancia es un sensor completo. Integra un sensor de fuerza piezoeléctrico y un sensor de aceleración piezoeléctrico, y su función es medir simultáneamente la fuerza de excitación y la respuesta de movimiento del punto de transmisión de fuerza. Entonces, el cabezal de impedancia consta de dos partes, una es el sensor de fuerza y la otra es el sensor de aceleración. Su ventaja es que la respuesta del punto de medición es la respuesta del punto de excitación. Cuando está en uso, el cabezal pequeño (extremo de medición de fuerza) está conectado a la estructura y el cabezal grande (extremo de medición de aceleración) está conectado a la varilla de aplicación de fuerza del vibrador. La señal de fuerza de excitación se mide desde el "terminal de salida de señal de fuerza" y la señal de respuesta de aceleración se mide desde el "terminal de salida de señal de aceleración". Tenga en cuenta que el cabezal de impedancia sólo puede soportar cargas ligeras, por lo que sólo puede utilizarse para medir estructuras ligeras, piezas mecánicas y muestras de materiales. Ya sea un sensor de fuerza o un cabezal de impedancia, su elemento de conversión de señal es un cristal piezoeléctrico, por lo que su circuito de medición debe ser un amplificador de voltaje o un amplificador de carga.
9. Sensor de deformación resistiva El sensor de deformación resistiva convierte la vibración mecánica medida en un cambio en la resistencia del elemento sensor. Hay muchos tipos de elementos sensores que realizan esta conversión electromecánica, el más común de los cuales es el sensor de deformación resistivo.
El principio de funcionamiento del extensímetro de resistencia es: cuando el extensímetro se pega a una muestra, la muestra se deforma por la fuerza y la longitud original del extensímetro cambia, lo que provoca que cambie la resistencia del extensímetro. Los experimentos han demostrado que dentro del rango elástico de la muestra, el cambio relativo en la resistencia del extensímetro es proporcional al cambio relativo en la longitud.