專利名稱：磁電式高頻沖擊速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測量、測試器件領(lǐng)域。它所解決的技術(shù)問題是把速度量轉(zhuǎn)化為電信號，用于測量沖擊速度。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種由永磁體和輕質(zhì)量的懸浮線圈組成的磁電式高頻沖擊速度傳感器。利用懸浮線圈做切割磁力線運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。此電動勢與切割磁力線的速度成正比，即E∝V。把線圈接入到外部電路中去，通過測量此電動勢的大小便可知道速度值。工作時(shí)磁鋼不動，線圈做小位移的切割磁力線運(yùn)動。由于運(yùn)動質(zhì)量很小，因此該速度傳感器能夠?qū)_擊速度做出快速的響應(yīng)，其頻率響應(yīng)范圍可達(dá)50Hz～20kHz，最大可測位移約1mm。
本傳感器的結(jié)構(gòu)如下在線圈支架1上纏繞外皮絕緣的銅絲構(gòu)成線圈2，支架1懸浮套在磁鋼5的磁芯上，在線圈支架1及磁鋼5上扣裝一波紋彈簧3，波紋彈簧3通過罩在磁鋼5的外環(huán)上的彈簧支架4與磁鋼5連接，線圈支架1與波紋彈簧3的內(nèi)環(huán)連接。
本實(shí)用新型、輕巧，安裝使用方便，成本低廉。其最大優(yōu)點(diǎn)是頻率響應(yīng)高達(dá)20kHz，特別適合沖擊速度的測量。
線圈支架1、線圈2、波紋彈簧3、彈簧支架4、磁鋼5。
本實(shí)施例主要由線圈支架1、線圈2、波紋彈簧3、彈簧支架4、磁鋼5所組成。其外形尺寸約Φ45mm×45mm。磁鋼5為環(huán)狀結(jié)構(gòu)永磁體，線圈2是用外皮絕緣的Φ0.05mm漆包線纏繞在紙制筒狀線圈支架1的外圍上，可纏繞200～400圈，用粘接的方法將漆包線和線圈支架1固為一體，線圈支架1與波紋彈簧3粘結(jié)，懸浮在磁鋼5上，波紋彈簧3與罩在磁鋼5的外環(huán)上的彈簧支架4連接，彈簧支架4由鋼材制成，其厚度可為0.4～0.6mm，與波紋彈簧粘結(jié)連接。
測量沖擊速度時(shí)，磁鋼5固定不動，小位移沖擊擾動沿垂直方向施加在線圈支架1上，使線圈2做切割磁力線運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此電動勢與切割磁力線的速度成正比。把線圈2接入到外部電路中去，測量此電動勢的大小，再經(jīng)過準(zhǔn)確的校準(zhǔn)，便可以知道沖擊速度值。
由于該速度傳感器運(yùn)動部分質(zhì)量小，因此能夠?qū)_擊速度做出快速的響應(yīng)，其頻率響應(yīng)范圍可達(dá)50Hz～20kHz。
采用此速度傳感器，對長約400mm，直徑約為14mm的圓柱桿運(yùn)動桿的速度進(jìn)行測量，將此桿正對速度傳感器，做自由下落運(yùn)動，撞擊速度傳感器的線圈支架，帶動線圈作切割磁力線運(yùn)動，輸出電信號，此電信號就代表?xiàng)U沖擊的速度的大小，線圈支架的初始速度為0，在感受撞擊約100微秒的時(shí)間內(nèi)速度達(dá)到約1.1m/s，可見該速度傳感器的頻率響應(yīng)是很高的。
用該速度傳感器測量振動頻率約為50Hz的電動機(jī)機(jī)殼的振動速度，測量時(shí)將速度傳感器的磁鋼部分固定在相對地面靜止的基座上，用長約30mm的螺柱(螺柱長度視具體測量對象而異)將被測電動機(jī)的機(jī)殼和速度傳感器的線圈支架連接起來。(電動機(jī)機(jī)殼和速度傳感器的線圈支架上都有和螺柱相匹配的螺紋孔)。當(dāng)電動機(jī)機(jī)殼振動時(shí)，速度傳感器的線圈支架感受振動，線圈切割磁力線輸出電信號，即代表振動速度的大小，經(jīng)標(biāo)定后就可以轉(zhuǎn)換為測量結(jié)果，速度與時(shí)間之間的關(guān)系呈正弦曲線。
此速度傳感器可以測量高頻振動的速度，以及沖擊速度等，例如橋梁、機(jī)床的振動，火車軌道的振動，發(fā)動機(jī)的振動和沖擊等。
權(quán)利要求1.一種由線圈支架、線圈、波紋彈簧、彈簧支架、磁鋼構(gòu)成的磁電式高頻沖擊速度傳感器，其特征在于在線圈支架上纏繞外皮絕緣的銅絲構(gòu)成線圈，線圈支架懸浮套在磁鋼的磁芯上，在線圈支架及磁鋼上扣裝一波紋彈簧，波紋彈簧通過罩在磁鋼的外環(huán)上的彈簧支架與磁鋼連接，線圈支架與波紋彈簧的內(nèi)環(huán)連接。
專利摘要磁電式高頻沖擊速度傳感器屬于測量、測試領(lǐng)域。主要功能是把速度量轉(zhuǎn)化為電信號，用于測量沖擊和振動的速度。本實(shí)用新型由永磁體和輕質(zhì)量的懸浮線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主體是磁鋼5和線圈2，通過線圈支架1、波紋彈簧3和彈簧支架4予以固定。懸浮線圈作切割磁力線運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此電動勢與切割磁力線的速度成正比，即E∝V。將線圈接入到外部電路中，通過測量此電動勢的大小便可知道速度值。由于工作時(shí)磁鋼不動，線圈做小位移切割磁力線運(yùn)動，運(yùn)動質(zhì)量很小，因此該速度傳感器能夠?qū)Ω哳l振動和沖擊速度做出快速響應(yīng)。其頻率響應(yīng)范圍可達(dá)50Hz～20kHz，最大可測位移約為1mm。本傳感器結(jié)構(gòu)巧妙，安裝使用方便，成本低，特別適合橋梁、機(jī)床的振動等沖擊速度測量。
文檔編號G01P3/64GK2588373SQ0225286
公開日2003年11月26日 申請日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月27日
發(fā)明者張?zhí)┤A, 郇勇, 楊業(yè)敏 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所