CL-YB-13 磁彈性式力矩傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換原理是什么

磁彈性式力矩傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換原理基于磁彈性效應(yīng)，其核心是通過(guò)檢測(cè)鐵磁材料在扭矩作用下磁導(dǎo)率的變化來(lái)反映扭矩值，具體原理如下：

磁彈性效應(yīng)基礎(chǔ)：鐵磁材料在受到外力或扭矩作用時(shí)，內(nèi)部晶格發(fā)生畸變，產(chǎn)生應(yīng)力，使材料內(nèi)部磁疇之間的界限移動(dòng)，導(dǎo)致磁化強(qiáng)度變化。當(dāng)鐵磁材料的軸置于磁場(chǎng)中并施加扭矩時(shí)，材料的磁化強(qiáng)度變化表現(xiàn)為磁導(dǎo)率的變化。

傳感器結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程：

結(jié)構(gòu)組成：磁彈性扭矩傳感器通常包括套在軸上的磁端、激磁線圈和測(cè)量線圈等部分。例如，有的傳感器鐵心是兩個(gè)互相垂直交叉放置的Ⅱ型鐵心，順軸線放置的鐵心繞有激磁線圈，垂直于軸線方向放置的鐵心繞有測(cè)量線圈，兩個(gè)鐵心與被測(cè)軸表面之間分別有一個(gè)小間隙，它們與被測(cè)軸共同組成一個(gè)閉合磁路。

工作過(guò)程：當(dāng)激磁繞組通以交流電產(chǎn)生交變磁通時(shí)，在被測(cè)軸表面形成磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)軸不承受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，軸表面導(dǎo)磁性能為各向同性，磁橋平衡，沒(méi)有信號(hào)輸出。當(dāng)被測(cè)軸承受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，在軸表面與軸線成45°方向上產(chǎn)生互相垂直的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，軸表面導(dǎo)磁性能發(fā)生變化，勵(lì)磁繞組在軸表面產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生歪扭，等磁位線移動(dòng)，導(dǎo)致測(cè)量線圈中有磁通通過(guò)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。當(dāng)轉(zhuǎn)矩的作用方向改變時(shí)，磁力線的分布圖形向相反的方向扭變，通過(guò)裝有測(cè)量繞組的鐵心中的磁通相位改變180°，感應(yīng)電勢(shì)的相位也改變180°。

信號(hào)轉(zhuǎn)換與輸出：

信息變換過(guò)程：扭矩（T）作用于被測(cè)軸，引起被測(cè)軸表面正應(yīng)力變化量（Δσ），進(jìn)而導(dǎo)致被測(cè)軸磁導(dǎo)率的變化量（Δμ），磁導(dǎo)率變化又引起被測(cè)軸磁阻的變化量（ΔRm），轉(zhuǎn)化為檢驗(yàn)線圈中磁通量的變化，輸出電壓的變化量（ΔV）與扭矩成正比，即T→Δσ→Δμ→ΔRm→ΔV。

輸出信號(hào)特點(diǎn)：傳感器輸出與扭矩成正比的電壓信號(hào)，由于多個(gè)線圈串聯(lián)，輸出電壓較高，功率也較大，可達(dá)幾個(gè)毫瓦的數(shù)量級(jí)，可直接驅(qū)動(dòng)指示儀表或記錄儀表。