[发明专利]超低频伺服式振动加速度传感器及加速度测量方法

权利要求书

1.一种超低频伺服式振动加速度传感器，其特征在于，包括：

壳体(1)，其内部设有电磁元件(3)、连接轴(2)和金属质量块(4)，所述电磁元件(3)包括电磁线圈(32)和环形永磁体(31)，所述电磁线圈(32)与所述壳体(1)固定连接，且环绕所述环形永磁体(31)；所述连接轴(2)的一端与金属质量块(4)固定连接，另一端通过弹性元件(8)与壳体(1)连接；所述环形永磁体(31)与连接轴(2)固定连接，且所述连接轴(2)可随环形永磁体(31)沿壳体(1)的轴向移动；

控制单元，与电磁线圈(32)连接，对电磁线圈(32)施加反馈电流，使金属质量块(4)与壳体(1)的相对位移为零。

2.根据权利要求1所述超低频伺服式振动加速度传感器，其特征在于，所述电磁线圈(32)与所述环形永磁体(31)间留有间隙。

3.根据权利要求1所述超低频伺服式振动加速度传感器，其特征在于，所壳体(1)包括第一腔室(11)和第二腔室(12)，所述第一腔室(11)与第二腔室(12)之间通过通孔连通；所述通孔内设置有导向轴承(5)；所述连接轴(2)从第一腔室(11)内穿过导向轴承(5)后伸入第二腔室(12)内；所述导向轴承(5)限制连接轴(2)的径向移动。

4.根据权利要求3所述超低频伺服式振动加速度传感器，其特征在于，所述金属质量块(4)位于第一腔室(11)内，且无法穿过导向轴承(5)；所述电磁元件(3)位于第二腔室(12)内。

5.根据权利要求1所述超低频伺服式振动加速度传感器，其特征在于，所述控制单元包括：涡流计(6)和PID控制器(7)；所述涡流计(6)安装于壳体(1)的端部，用于测量金属质量块(4)与壳体(1)的相对位移；所述PID控制器(7)分别与涡流计(6)、电磁线圈(32)连接，根据金属质量块(4)与壳体(1)的相对位移向电磁线圈(32)施加反馈电流。

6.根据权利要求1-5任一项所述超低频伺服式振动加速度传感器，其特征在于，所述环形永磁体(52)和电磁线圈(51)同轴布置。

7.根据权利要求1-5任一项所述超低频伺服式振动加速度传感器，其特征在于，非工作状态下，所述电磁线圈(32)的轴向中心平面与环形永磁体(31)的轴向中心平面重合。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述传感器测量加速度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将外壳与被测物体固定连接；

被测物体振动时，通过控制单元向电磁线圈(32)施加反馈电流，使得金属质量块(4)与壳体(1)的相对位移为零；

获取反馈电流作用至环形永磁体(31)的电磁力F，根据电磁力F计算被测物体的加速度。

9.根据权利要求8所述的测量加速度的方法，其特征在于：所述通过控制单元向电磁线圈(32)施加反馈电流，使得金属质量块(4)与壳体(1)的相对位移为零的方法包括：

通过涡流计(6)测量金属质量块(4)与壳体(1)的相对位移，PID控制器(7)根据相对位移调节反馈电流的大小，直到涡流计(6)所测量的相对位移为零。