橋式壓磁傳感器

橋式壓磁傳感器的結構和工作原理如圖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成II形鐵芯,在鐵芯上分別繞制激磁線圈和測量線圈。該鐵芯與被測鐵磁金屬體共同組成一個磁路。假如被測金屬是一個受扭曲的軸(如汽輪機主軸),且傳感器如圖(a)所示放置,則主軸上產生互相垂直的拉應力和壓應力,并且與軸成45°角,如圖(b)所示,那么兩個鐵芯與被測金屬表面的四個觸點間的磁阻就形成如圖(c)所示的電橋。

當給激磁線圈供以交流電流時,則在其中產生交變磁通。當被測金屬體未受力時,其表面沒有應力,因而磁性各向相同,各橋臂的磁阻Rm。相等,從激磁鐵芯流經被測金屬分別流向測量鐵芯的兩束磁通量相等。這兩束磁通流經測量鐵芯時,由于其方向相反而互相抵消,那么在測量線圈中不產生交變磁通,于是其中也不能感應出電動勢,輸出信號為零,即磁橋處于平衡狀態。當被測金屬體(如輪機主軸?受扭曲負荷時,由于其表面產生的互相垂直的拉應力和壓應力,在拉應力和壓應力方向上的磁導率或磁阻會發生不同變化。

例如,對硬磁材料來說,在拉應力方向上磁導率增高,即Rm - △Rm;而在壓應力方向上磁導率降低,即Rm +△Rm,這樣使磁橋失去平衡,那么,來自激磁鐵芯的磁通沿相鄰兩辟分別流向測量鐵芯的兩磁通量不相等,磁阻Rm。較小的臂通過較多的磁通。這兩束磁通流過測量鐵芯就在測量線圈中感應出電動勢。被測金屬受力越大,磁橋失衡程度越大,通過測量鐵芯的磁通量也越多。這種傳感器在航空交通、電力設備中被廣泛用來測量其扭矩等。