利用压磁效应检测被测物理量。压磁效应是指某些铁磁性材料受机械力作用后,其内部会产生机械应力,从而引起磁导率的变化。
磁通传感器
能感受磁通量并转换成可用输出信号的传感器。
- 英文名称
- magnetic flux sensor
- 所属学科
- 仪器科学与技术
磁通量传感器按电磁原理可分为阻流圈式、变压器式、桥式、电阻式。按被测机械量可分为压力、拉力、扭力、推力等。
只有一个线圈,既作电源线圈又作测量输出线圈使用,给线圈通交流电流,敏感元件在力的作用下,磁导率发生变化,磁阻和磁通也相应发生变化,从而改变线圈的阻抗。优点是结构简单,使用可靠。缺点是不加载荷时有初始信号,必须采用补偿电路。
其电源线路和输出线路互相分离,它们之间只有磁的耦合,采用不同的变压系数,即可得到不同的输出信号电压。变压器式磁通量传感器为Ⅱ型结构,未受力时,激磁线圈所产生的磁通,主要通过铁芯的中心磁路形成回路,通过测量线圈所围绕的铁芯的磁通则很少。在被测压力的作用下,导磁体在中心磁路部分的磁阻增大,一部分磁通分流到测量线圈围绕的铁芯上,从而在测量线圈中感应出电压。
在与轴心法线成45°和135°夹角的轴表面主应力方向上设置磁通检测铁芯,并在拉、压应力方向的交点上设置交流激励铁芯,在二者之间通过传动轴和气隙形成闭合检测磁场。当轴在扭矩作用下形成的应力导致磁场畸变,进而影响不同检测铁芯的磁通量发生变化,通过外接的检测电桥获取感应电势变化后可得出相应扭矩信息。桥式磁通量传感器与被测轴之间为非接触测量,对静态轴或动态轴都可以进行扭矩测量,且安装简单易于实现小型化,在轮船螺旋桨轴、航空发动机推进器轴等大直径轴领域应用较多。
磁通量传感器具有抗干扰能力强、寿命长、维护方便、适应恶劣工作环境等优点,广泛应用于力学量测量、无损检测的领域。但磁通量传感器还受其他因素的影响,会对测量结果造成一些误差,主要因素有环境温度、磁性元件的迟滞、非线性以及由于电源不稳定使磁化电流变化引起磁导的初始值发生变化,降低这些因素对测量结果的影响是提高磁通量传感器精度的重要措施。温度误差是磁通量传感器的一项主要误差,主要原因是磁元件材料的磁化特性受温度影响较大,当温度上升时铁磁材料的最大磁感应强度均缓慢减小,到居里点附近急剧减小,磁化性能随温度的变化系数约为20%/10℃,而且不是常数,因此必须采用温度补偿措施,最常用的温度补偿方法是将受负荷作用的工作传感器和不受负荷作用的补偿传感器接成差动线路。
扩展阅读
- 龙跃,邓年春,陆何昆泽.磁通量传感器在预应力环锚监测中的应用.煤炭技术,2007,26(9):114-115.
- 吕华溢,杨军,宋娜.轴系扭矩测量方法与发展趋势.计测技术,2017,37(2):6-10.