電動式傳感器

電動式傳感器(inductive type transducer)是指利用電磁感應原理，將運動速度轉換成線圈中的感應電勢輸出，又稱感應式傳感器。這種傳感器的工作不需要外加電源，而是直接吸取被測物體的機械能並轉換成電信號輸出，它是一種典型的發電型傳感器 ^[1]  。

電動式傳感器主要用於測量物體的振動速度，配以積分電路或微分電路還可測量振動位移或加速度。它的優點是靈敏度高、輸出功率大(可簡化配套的測量電路)、性能穩定，還可製成多種結構形式以適應不同的測量場合。它與壓電式傳感器相比，還具有輸出阻抗低的優點，這相應地降低了對絕緣和輸出電路的要求並減小了連接電纜的噪聲干擾。電動式傳感器的缺點是易磨損，工作温度不高，頻響範圍有限等 ^[1]  。

電動式傳感器的結構有多種：按力學原理可分為慣性式電動傳感器和相對式電動傳感器；按活動部件不同又可分為動鋼型電動傳感器和動圈型電動傳感器。動鋼型電動傳感器一般都做成慣性式而動圈型電動式傳感器則有慣性式和相對式兩種。

它由固定於殼體上的線圈和上下由彈簧支撐的磁鋼組成。外殼用磁性材料（例如鉻鋼）製成。磁鋼發出的磁力線在線圈內從磁鋼的一端出發經殼體到達磁鋼的另一端構成閉合磁路。傳感器的外殼剛性地固定於被測振動物體上，隨之振動。由於磁鋼的質量較大、彈簧較軟，對於足夠高的振動頻率，磁鋼因慣性來不及隨振動物體一起振動而接近於靜止。換言之，物體的振動頻率遠高於傳感器的固有振動頻率。此時，磁鋼與殼體的相對位移接近於振動物體的絕對位移，線圈則切割磁力線。由法拉第電磁感應原理可知，線圈中感應電勢E=V，式中為取決於磁感應強度、線圈長度和匝數的常數，V為振動速度。E與V成線性關係。當V很小時，慣性力不足以克服摩擦力而使輸出電壓呈現非線性。而當 V過大時,由於彈簧超出的彈性變形範圍，輸出又呈現飽和。

它的磁鋼與殼體固定在一起。芯軸穿過磁鋼的中心孔，並由上下兩片柔軟的球面彈簧片支撐在殼體上。芯軸的一端固定有線圈，另一端固定有銅質阻尼杯。因其慣性質量由線圈、阻尼杯和芯軸組成，所以相對於殼體而言，稱為動圈型。這種傳感器適用於測量高頻振動。

它的結構比慣性式動圈型只多了一個頂杆。但簧片的剛度不能太小，根據測量對象的不同可選用各種剛度的簧片。測量時，將傳感器外殼固定於被測振動物體上，頂杆固定於不動的參考面上，並給簧片以一定預壓力；或反之，傳感器不動，頂杆隨被測物體運動。在這種結構中線圈和磁筒之間的相對運動速度直接等於物體的振動速度,線圈以相對速度切割磁力線,使傳感器輸出正比于振動速度的電壓信號。它的測量頻率下限可達到零，因此適用於低頻振動速度測量 ^[1]  。

電動式傳感器廣泛應用於航空、兵器工業和民用工業。在飛機的設計製造中常採用電動式傳感器對一些重要部件進行振動測試。慣性式電動傳感器還是機載振動監視系統的重要元件，它被直接安裝於發動機上，輸出信號被用於分析發動機振動的變化趨勢。當振動量達到超負荷時，系統就發出警告信號。在火炮炮筒振動對射彈散佈影響的研究中，相對式電動傳感器是測量炮口振動速度的重要元件。此外，在對火炮自動機動規律、前衝炮管前衝後座運動規律的研究中還採用鋼絲測速儀，這是一種專用的特殊結構的電動式傳感器。在民用工業方面，對於各種大型電機、空氣壓縮機、機牀、車輛、軌枕振動台、化工設備、各種水管道、氣管道、橋樑樓房等的振動監測或振動研究都廣泛使用電動式傳感器 ^[1]  。