关于压电式传感器与磁致伸缩位移传感器的工作原理解析

在生活中，你可能接触过各种各样的电子产品，那么你可能并不知道它的一些组成部分，比如它可能含有的压电式传感器与磁致伸缩位移传感器。

压电式传感器

压电传感器是一种基于压电效应的传感器。它是一种自发电和机电转换传感器。其敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后在表面产生电荷。该电荷被电荷放大器和测量电路放大并转化为阻抗，然后成为与所受外力成正比的电输出。压电传感器用于测量力和可以转化为电的非电物理量。其优点是带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠、重量轻。缺点是部分压电材料需要防潮措施，输出直流响应较差。需要高输入阻抗电路或电荷放大器来克服此缺陷。

压电传感器一般由外壳、弹簧、质量块、压电元件和安装在外壳内的固定座组成。压电元件一般由两个压电片组成，压电片的两个表面镀银。输出端从银层或夹在两层银层之间的金属块引出，输出端的另一根引线直接连接到传感器的底座。在压电片上放置一个质量块，然后用硬弹簧预加载质量块，然后将整个组件安装在底座的金属外壳中。为了隔离底座的应变传递到压电元件，避免产生错误的信号输出，增加传感器的抗干扰能力，底座一般加厚或采用刚性较大的材料制成。

使用时，传感器底座与试件刚性固定在一起。感觉振动时，由于弹簧的刚度比较大，质量块的质量比较小，可以认为质量块的惯性小。因此，可以认为质量块感受到与传感器基座相同的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力。这样，质量块就有一个与作用在压电片上的加速度成正比的力。

通过压电片的压电效应，在压电片表面会产生随振动加速度变化的电压。当振动频率远低于传感器的固有频率时，传感器的输出电压与力成正比，即传感器感受到的加速度成正比。将此电压输入前置放大器后，即可用普通测量仪器测量加速度。例如，通过在放大器中添加适当的积分电路，可以测量振动速度和位移。

磁致伸缩位移传感器

磁致伸缩位移传感器通过内部非接触式测控技术准确检测活动磁环的绝对位置，测量被测产品的实际位移值;该传感器的高精度、高可靠性已在万万的实际案例中得到广泛应用。由于可动磁环与敏感元件不直接接触位置，传感器可用于极其恶劣的工业环境，不易受油、溶液、灰尘或其他污染的影响。此外，该传感器采用高科技材料和先进的电子加工技术，可用于高温、高压和高振荡环境。

磁致伸缩位移传感器的测量元件为波导，波导中的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成。测量过程是在传感器的电子腔内产生电流脉冲，电流脉冲在波导内传输，从而在波导外产生圆形磁场。当磁场与套在波导上的可动磁环产生的磁场相交时作为位置变化，此时，由于磁致伸缩的作用，在波导中产生应变的机械波脉冲信号。这种应变的机械波脉冲信号以固定的声速传输，并很快被电子室检测到。

由于这种应变机械波脉冲信号在波导中的传输时间与有源磁环与电子室之间的距离成正比，因此通过测量时间可以高精度地确定该距离。由于输出信号是真正的绝对值，而不是比例或放大信号，因此没有信号漂移或值变化，无需定期重新校准。

磁致伸缩位移传感器是根据磁致伸缩原理制造的高精度、长行程绝对位置测量位移传感器。它采用非接触式测量方法。由于用于测量的活动磁环不直接接触传感器本身，因此不会被摩擦或磨损。因此，它具有使用寿命长、环境适应性强、可靠性高、安全性好、使用方便等特点。该系统是自动化的，即使在恶劣的工业环境中也能正常工作。此外，它可以承受高温、高压和强振动，在机械位移的测量和控制中得到了广泛的应用。

相信通过阅读上面的内容，大家对压电式传感器与磁致伸缩位移传感器有了初步的了解，同时也希望大家在学习过程中，做好总结，这样才能不断提升自己的设计水平。