磁电式传感器课件.ppt

《磁电式传感器课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、传感器原理及工程应用第6章磁电式传感器第6章磁电式传感器本章基本要求：了解：动圈式、磁阻式磁电传感器结构特点；理解：霍尔传感器工作原理及结构特点；掌握：磁电式传感器应用。第6章磁电式传感器通过磁电作用将被测量转换成电信号，按照磁电感应原理不同，可分为两类：6.1磁电感应式传感器（电磁感应）6.2霍尔式传感器（霍尔效应）6.1磁电感应式传感器敏感元件：感应线圈参数变化过程：非电量－>磁通量变化－>感应电动势测量参数：a、速度b、位移（积分电路）c、加速度（微分）结构：a、变磁通式（变磁阻式）b、恒磁通式（动圈式）6.1磁电感应式传感器6.1.1磁电感应式传感器工作原理

2、6.1.2磁电感应式传感器类型和结构6.1.3磁电感应式传感器的应用6.1.1磁电感应式传感器工作原理工作原理：基于电磁感应原理，线圈内磁通量发生变化，导体内产生感应电动势。按照磁通量变化方式不同：（一）动圈式磁电传感器（恒磁通式）（二）变磁阻式磁电传感器（变磁通式）（一）动圈式磁电传感器工作原理：基于电磁感应原理，线圈在磁场中运动，磁通量发生变化，从而产生感应电动势。电动势：测量速度电动势取决于运动切割磁力线速度，与被测速度成正比（二）变磁阻式磁电传感器工作原理：基于电磁感应原理，线圈内与磁铁静止，通过被测物体的运动，改变磁路磁阻，从而改变线圈的磁能量，产生感应电

3、动势。交变电流频率：测量转速电动势取决于磁场变化速度，与被测速度成正比，它的下限工作频率50HZ，上限工作频率100KZ磁电感应式传感器基本特性输出电流：电流灵敏度：输出电压：电压灵敏度：磁电感应式传感器基本特性相对误差：1.非线性误差：因线圈产生较大的感应电势e和较大的电流I，由此而产生的附加磁场方向与原工作磁场方向相反（相同），减弱（增强）了工作磁场的作用，从而使得传感器的灵敏度随着被测速度的增大而降低（增加）。2.温度误差：当温度变化时，上式右边三项都不为零，存在因温度而形成的温度误差。磁电感应式传感器的测量电路磁电式传感器直接输出电势，具有较高的灵敏度。测量

4、电路通常分三类：a、直接放大电路（速度）b、积分电路（位移）c、微分电路（加速度）磁电感应式传感器的测量电路位移积分电路加速度微分电路6.1.3磁电感应式传感器的应用1.动圈式振动速度传感器传感器与被测物体刚性连接，当物体振动时，传感器外壳和永久磁铁随之振动，而架空的芯轴、线圈和阻尼环因惯性而不随之振动。因而，磁路空气隙中的线圈切割磁力线而产生正比于振动速度的感应电动势，线圈的输出通过引线输出到测量电路。1.动圈式振动速度传感器等效机械系统：质量块惯性力：弹簧弹力：阻尼器阻尼力：式中：Vm－线圈速度；V0－壳体速度；V－相对速度；Xm－线圈位移；X0－壳体位移；X－

5、相对位移；1.动圈式振动速度传感器对线圈力平衡：拉斯变换：1.动圈式振动速度传感器传递函数：令：则若被测物作简谐振动，则：1.动圈式振动速度传感器幅频特性：相频特性：1.动圈式振动速度传感器当时，即，相对位移接近于被测物体的位移，也就是说相对速度V接近被测物体的振动速度V0一般磁电式传感器的固有频率10～15HZ，阻尼比0.5～0.7。当，可以精密测量被测速度，而且相差180°。6.1.3磁电感应式传感器的应用2.磁电感应式转速传感器结构主要特点：传感器的检测元件部分由永久磁铁、感应线圈和铁芯组成。永久磁铁产生的磁力线与齿形圆盘交链。当齿形圆盘旋转时，圆盘齿凸凹引起

6、磁路气隙的变化，于是磁通量也发生变化，在线圈中感应出交流电压，其频率在数值上等于圆盘上齿数与转数的乘积。6.1.3磁电感应式传感器的应用3.磁电感应式扭矩传感器当扭矩作用在扭转轴上时，两个磁电传感器输出的感应电压u1和u2存在相位差，这个相位差与扭转轴的扭转角成正比，传感器就可以把扭矩引起的扭转角转换成相位差的电信号。6.2霍尔式传感器敏感元件：霍尔元件参数变化过程：非电量－>磁场变化－－>电场变化－>电压测量参数：位移、电磁场、压力、加速度、振动优点：结构简单、体积小、动态特性好、寿命长6.2霍尔式传感器6.2.1霍尔传感器的工作原理6.2.2霍尔传感器的基本电路

7、6.2.3霍尔传感器的应用6.2.1霍尔传感器的工作原理1.霍尔效应：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势。电子电荷受到两个力：a、洛仑磁力：b、电场力：上述两力方向相反，电场力由0逐渐增加。6.2.1霍尔传感器的工作原理EH由0逐渐增大，当洛仑磁力和电场力平衡时，电荷不再偏移，达到平衡状态。令：（霍尔常数）则：6.2.1霍尔传感器的工作原理灵敏度：灵敏度与厚度d成反比，因此霍尔元件制成薄片霍尔常数：材料要求：a、材料要求电阻率大b、载流子迁移率高常用材料：锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导