橋式壓磁傳感器

橋式壓磁傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖10-26所示。這類傳感器由兩只互相垂直交又放置的壓磁元件構(gòu)成II形鐵芯,在鐵芯上分別繞制激磁線圈和測(cè)量線圈。該鐵芯與被測(cè)鐵磁金屬體共同組成一個(gè)磁路。假如被測(cè)金屬是一個(gè)受扭曲的軸(如汽輪機(jī)主軸),且傳感器如圖(a)所示放置,則主軸上產(chǎn)生互相垂直的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力,并且與軸成45°角,如圖(b)所示,那么兩個(gè)鐵芯與被測(cè)金屬表面的四個(gè)觸點(diǎn)間的磁阻就形成如圖(c)所示的電橋。

當(dāng)給激磁線圈供以交流電流時(shí),則在其中產(chǎn)生交變磁通。當(dāng)被測(cè)金屬體未受力時(shí),其表面沒有應(yīng)力,因而磁性各向相同,各橋臂的磁阻Rm。相等,從激磁鐵芯流經(jīng)被測(cè)金屬分別流向測(cè)量鐵芯的兩束磁通量相等。這兩束磁通流經(jīng)測(cè)量鐵芯時(shí),由于其方向相反而互相抵消,那么在測(cè)量線圈中不產(chǎn)生交變磁通,于是其中也不能感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì),輸出信號(hào)為零,即磁橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)被測(cè)金屬體(如輪機(jī)主軸?受扭曲負(fù)荷時(shí),由于其表面產(chǎn)生的互相垂直的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力,在拉應(yīng)力和壓應(yīng)力方向上的磁導(dǎo)率或磁阻會(huì)發(fā)生不同變化。

例如,對(duì)硬磁材料來(lái)說(shuō),在拉應(yīng)力方向上磁導(dǎo)率增高,即Rm - △Rm;而在壓應(yīng)力方向上磁導(dǎo)率降低,即Rm +△Rm,這樣使磁橋失去平衡,那么,來(lái)自激磁鐵芯的磁通沿相鄰兩辟分別流向測(cè)量鐵芯的兩磁通量不相等,磁阻Rm。較小的臂通過(guò)較多的磁通。這兩束磁通流過(guò)測(cè)量鐵芯就在測(cè)量線圈中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。被測(cè)金屬受力越大,磁橋失衡程度越大,通過(guò)測(cè)量鐵芯的磁通量也越多。這種傳感器在航空交通、電力設(shè)備中被廣泛用來(lái)測(cè)量其扭矩等。