2.6磁电式传感器工作原理

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1、2.6磁电式传感器工作原理将被测物理量转换为感应电动势。根据法拉第电磁感应定律，运动线圈在磁场中切割磁力线或线圈所在磁场磁通变化时，线圈两端会产生感应电动势，其大小和方向为：d其中，N：线圈匝数，eNdt：通过线圈的磁通量影响磁通变化率的因素：线圈与磁场间的相对运动若改变其中一个因素，都会改变线磁路中磁阻的改变圈的感应电动势。按照结构方式不恒定磁场中线圈面积的变化同，磁电式传感器可分为：磁场强度的变化①恒磁通的动圈式②变磁通（变磁阻）的磁阻式。动圈式（分为线速度型和角速度型）v线速度型：线圈在

2、磁场中作直线运动时，所产生的感应电动势为：e=NBlvsin其中，N：线圈匝数；线速度型B：磁场强度；l：单匝线圈的有效长度；v：线圈与磁场的相对运动速度；：线圈运动方向与磁场方向的夹角；当传感器结构一定时，N、B、l、为常数，则ev机械量→电量角速度型：当线圈在磁场中旋转时，产生的感应电动势为：e=kNBA其中，N：线圈匝数；B：磁场强度；A：单匝线圈的截面积；角速度型：角速度；k：与结构有关的系数，k<1。当传感器结构一定时，N、B、l、、A、k为常数，则：e机械量→电量显然，磁电式传感器

3、用于动态速度测量。根据位移、速度、加速度间的积分、微分关系，可通过磁电式传感器经过一定的信号处理电路测量位移与加速度。RCZ0输出RudCCLL或放大器检波dte~传感器电缆动圈磁电式传感器等效电路其中，Z为线圈阻抗，R为电缆电阻（可忽略）0cC为电缆电容，R为负载电阻。cL注意：上面讨论的速度是指线圈与磁场（壳体）的相对速度，非壳体的绝对速度。磁电式传感器工作原理可逆，作为传感器它处于发电状态；若对线圈施加交流激励电压，线圈将在磁场中振动（电动机）。v线圈运动产生感应电动势后，线圈中将有电流流过，此电流

4、产生的交变磁通会削弱传感器的磁场磁通，使传感器灵敏度降低，导致非线性（可由补偿装置减小非线性）。线速度型磁阻式磁阻式传感器线圈与磁头彼此无相对运动，而是由运动的导磁物体改变磁路磁阻，引起磁力线的增强或减弱，使线圈产生感应电动势。2.7半导体式传感器利用半导体材料对光、热、力、磁、气体、湿度等物理量的敏感性制成的物性型敏感器件。磁敏式传感器霍尔元件——磁电转换传感器置于均匀磁场中的通电半导体（锗、锑化铟、砷化铟等），在垂直于电场和磁场的方向产生横向电场的现象称为霍尔效应，相应电场称为霍尔电场。霍尔效应的产生是运

5、动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果。产生霍尔电场。所产生的电动势为（N型半导体）：EHkHiBsin其中，kH：霍尔常数，取决于材质、温度、元件尺寸（厚度）：电流与磁场方向的夹角。显然，改变i或B，即可改变VH。3传感器的选用原则实际上对于我们更多的问题是如何合理地选用传感器，而不是设计制造传感器。因此，介绍了几种常用传感器的转换原理之后，还要介绍一下合理选择传感器的问题，存在哪些需要我们注意的地方。从以下几个方面进行介绍：灵敏度；响应特性；线性范围；可靠性；精确度；测量方式；其它（体积、价格

6、、易维护性等）。1、灵敏度S理论上讲，我们希望传感器的灵敏度越高越好。灵敏度越高，意味着被测量发生很小变化，传感器就可以有较大的输出。但是:①灵敏度高，与测量信号无关的外界干扰也跟着混入，因此要求输入信号信噪比(SNR)高一些，而且传感器本身必须干扰噪声小，相应的设备复杂，造价高；②和灵敏度紧密相关的就是测量范围，前面已讲过，理想的测试装置应是线性的，实际测试时，输入量中含有被测量，也有干扰噪声，二者之和不可以进入非线性区域。盲目地追求高的灵敏度，导致可测量范围小，因此应折衷考虑。结论：传感器的灵敏度并不是越高越

7、好。2、响应特性（频率特性）在所测频率范围内，传感器的响应特性必须满足不失真测试的条件，即：A()A0或：A(f)A0()t0(f)2ft0一般取动态测试误差为A()fg=5%g很大就失去了测试的使用频段意义。A0实际传感器的响应总有一定的延迟时间，延迟时间越小越好。fminfmaxf3、线性范围任何传感器，其线性范围都是一定的。线性范围越宽，表明传感器的工作量程愈大，只有在线性区域内，才能保证测量的精确。如贴应变片的弹性元件：s2.000实际的传感器都不能保证绝对的线性

8、。如：测位移量的自感型电感传感器与电容式传感器C2WAL000AC2同理在初始间隙的附近工作近似为线性，被测量的变化超过要求的范围，就会导致很大的误差。4、可靠性对于传感器来说，可靠性就是其生命。传感器必须在规定的条件下，在规定的时间内，在允许的误差范围内完成其规定的功能。因此，为了保证传感器在使用过程中可靠地完成任务，一方面，设计制造要良好，