《磁电式传感器》ppt课件

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1、第7章磁电式传感器任课教师：彭东青发动机控制系统中用于检测汽车车速的传感器。利用车速传感器输出的信号，控制电脑可以控制发动机怠速、自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭等其它功能。在欧洲、北美、亚洲的各种汽车上比较广泛地采用磁电式车速传感器。1、车速传感器2.机载振动检测系统飞机飞行过程发动机运转的平衡和空气动力的作用，都会引起各部分产生不同程度的振动，当振动量过大，将会造成飞机构件的损坏。因此为了确保飞行安全，在飞机设计中，对一些重要部件如发动机、机身、机翼等，都必须在地面进行振动实验，以保证这些部件的结构设计是否合理，零件加工和装配是否符合质量要求，在这些试验中，广泛采用磁电式振动

2、传感器。7.1磁电感应式传感器7.2霍尔式传感器磁电感应式传感器，是利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成感应电势输出的一种传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。由于它输出功率大，故配用电路较简单，得到普遍应用。7.1磁电感应式传感器由电磁感应定律可知：7.1.1磁电感应式传感器工作原理（1）导体不动，由于磁场大小或方向变化将产生感生电动势（2）由于导体在磁场中运动（v不平行于B)将产生动生电动势因此产生感应电动势的方法有两个：（2）线圈相对磁场运动切割磁力线；（1）使磁路磁通量发生变化；根据以上原理，可设计出两

3、种磁电感应式传感器结构：变磁通式（变磁阻式）、恒磁通式。1、变磁阻式磁电式传感器工作原理这类传感器的线圈和磁铁部分静止不动，与被测物连接而运动的部分是用导磁材料制成的，在运动中，它们改变磁路的磁阻，因此改变穿过线圈的磁通量，于是在线圈中就会产生感应电动势。结构简单、牢固、价格便宜，被广泛用于车辆上作为检测车轮转速的轮速传感器。上图为变磁通式磁电传感器的结构原理。其中传感器线圈、磁铁和外壳均固定不动，齿轮安装在被测的旋转体上。变磁阻式磁电传感器结构分为两种：开磁路和闭磁路两种。(1)开磁路式结构1、永久磁铁2、软铁、感应线圈、4、铁齿轮5、被测转轴5线圈、磁铁静止不动被测旋转体转动齿的

4、凹凸使磁路磁阻周期变化测量齿轮转动磁路磁通周期性变化线圈中产生周期性变化的感应电动势5线圈中感应电动势变化频率等于磁通变化频率，也就是等于被测转速与测量齿轮上齿数的乘积，即Z为齿轮齿数，n为被测体的转速(r/min)这种结构简单，但输出信号较小，适用于转速较低或振动不太强烈的场合(2)闭磁路式结构1、永久磁铁3、线圈，5、内齿轮6、外齿轮7、被测转轴它由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、永久磁铁和感应线圈组成，内外齿轮齿数相同。当转轴连接到被测转轴上时，外齿轮不动，内齿轮随被测轴而转动，内、外齿轮的相对转动使气隙磁阻产生周期性变化，从而引起磁路中磁通的变化，使线圈内产生周期性变化的感应电动

5、势。显然，感应电势的频率也与被测转速成正比。2、恒磁通式磁电传感器工作原理（相对运动式）磁路系统（永久磁铁）产生恒定的直流磁场，磁路中的气隙固定不变，因而气隙中磁通是恒定的，运动部件可以是线圈，也可以是磁铁，二者之间只要有相对运动，就会使线圈切割磁力线产生感应电动势。图7-2恒磁通式磁电传感器结构原理图（a）动圈式；(b)动铁式使用时，磁电式传感器于被测物体紧固在一起，当物体振动时，传感器外壳也随之振动。由于弹簧非常软、轻，运动部件（绕扎在金属骨架上的线圈）质量相对较大，当物体振动频率足够高时，运动部件惯性很大，来不及随振动体一起振动，近乎静止不动，振动能量几乎全部被弹簧吸收，永久

6、磁铁于线圈之间的相对运动速度就接近于振动体的振动速度。磁铁与线圈的相对运动速度切割磁力线，从而产生感应电动势。设线圈运动空间的工作气隙磁场磁感应强度B是均匀的，线圈的匝数为W，l为线圈平均长度，当线圈与磁场的相对运动速度为dx/dt时，则线圈的感应电动势为：为线圈运动方向与B的夹角当=90°因此，当线圈匝数，工作气隙磁感应强度，线圈有效长度不变时，感应电动势大小与被测速度成正比。7.1.2磁电感应式传感器的非线性误差磁电式传感器产生非线性误差的主要原因是:由于传感器线圈内有电流I流过时,将产生一定的交变磁通ΦI,此交变磁通叠加在永久磁铁所产生的工作磁通上,使恒定的气隙磁通变化如

7、图所示。v图7-4传感器线圈电流的磁场效应1、当传感器线圈相对于永久磁铁磁场的运动速度增大时,将产生较大的感生电势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,减弱了工作磁场的作用,从而使得传感器的灵敏度随着被测速度的增大而降低。2、当线圈的运动速度与图中所示方向相反时,感生电势E、线圈感应电流反向,所产生的附加磁场方向与工作磁场同向,从而增大了传感器的灵敏度。其结果是线圈运动速度方向不同时，传感器的灵敏度具有不同的数值，即传感器输出具有