【TSI系统传感器的检测原理(下)】

上周我们介绍了TSI系统传感器的检测原理上篇，本周我们继续介绍下篇的内容。

二、螺管式差动变压器（LVDT）

测量12毫米以上的位移，已超过电涡流探头的测量范围，因此，汽缸膨胀监测的传感器一般都采用螺管式差动变压器，其工作原理如图7所示。

如图所出，振荡器向螺管线圈中的一次线圈提供中频电源作为变压器的原边。一次线圈覆盖螺管的全长，在一次线圈全长的左右两半分别绕有两组二次线圈。当螺管线圈中的衔铁棒离开中间位置向左右移动时，两组二次线圈上即感应出与其位移量相应的电压输出。将两组二次线圈的差动输出经解调器解调后，即可实现位移-电压转换。

图7 螺管式差动变压器工作原理

实际上螺管式差动变压器是一种直流LVDT，使用的环境温度一般不超过85℃，它的测量范围可根据要求选用，用于汽轮机的测量范围有±12mm、±25mm、±50mm等几种。差动变压器的24V直流电源由监控模件提供，全量程对应的输出直流电压为±10V。

三、磁电式速度传感器

磁电式速度传感器结构示意图如图8所示，这是一种惯性式速度传感器。

图8 磁电式速度传感器

外壳，永久磁钢及磁极靴构成传感器的磁路部分，测量线圈和阻尼环固定在芯轴上，并通过两端的弹簧片支承在外壳上，由此构成传感器的惯性弹性系统，在惯性弹性系统的固有频率ω0远比强迫振动的频率ωB小时，即ωB/ω0＞＞1，而测量线圈的阻尼又很小时，此时传感器外壳与惯性弹性系统质量间的相对位移Z：

Z≈Xmsin（ωBt－ζ） （1-4）

式中： Xm——外壳的最大振幅

ωB——强迫振动角频率

ζ——初相角

当传感器外壳与被测物体刚性连接时，被测物体接受强迫振动时，传感器的外壳与惯性弹性系统质量间的相对位移Z与被测物体的振动幅值Xm成正比。

通过传感器内的测量线圈，在磁场内的运动产生感应电动势E，且感应电动势E与位移Z的速度成正比。如果将感应电动势E作为传感器的输出，则电动势的大小值即与位移Z的速度相当，故这种磁电式传感器又称为惯性式速度传感器，如对传感器输出进行积分，则积分输出即为被测物体振动的振幅。

传感器输出量以mV为单位，输入以mm/s为单位，在10~1000Hz的频率范围内，灵敏度为20mV/（mm/s）。低于10Hz灵敏度将降低。