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《熊诗波 第3章2-3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第四节(之一)磁电式传感器¾回顾能量控制型传感器：≠有源传感器,需要外部辅助电源;≠被测物理量的变化控制电路输出(如电压);≠又称参数式传感器;¾即将介绍的能量转换型传感器：≠被测物理量的变化Æ转换为电信号;≠又称发电式传感器,“X电式”;1第四节(之一)磁电式传感器基本工作原理:把被测量的物理量转换为感应电动势。如图，线圈运动时切割磁力线，线圈上产生感应电动势问题：利用磁电式传感器可以测哪些物理量？答：直观地看，可检测速度类物理量(详见后)动圈式磁电传感器2磁电式传感器基本公式:x线圈感应电动势e为磁通量ΦdΦe=−Ndt线圈匝数切割方而磁通量Φ为向位移Φ=B⋅L⋅x单匝线圈磁
2、场强度有效长度3所以有两种类型的磁电式传感器:(1)动圈式：输出与线圈切割速度v成正比dxe=−NBL=−NBLv(3-32)dt(2)磁阻式：输出与场强B的变化成正比dBe=−NLxdt4动圈式磁电传感器：线速度型案例：磁电式话筒问题:请与电容式话筒作比较动圈式传声器5动圈式磁电传感器：角速度型k<1:结构系数N:线圈匝数ek=NBAωB:磁感应强度A:单匝线圈截面积ω:角速度案例：测速电机（转速传感器）6动圈式磁电传感器测量电路¾动圈式磁电传感器的工作频率不高，且输出信号较大，一般后续电路采用交流放大器就能满足要求。¾感应电动势e经放大、检波后，可推动指示仪表显示运动速度的大
3、小。电缆电阻电缆电容负载电阻线圈阻抗线圈感应电动势放大器U≈e输入电压17dBe=−NLx磁阻式(磁电)传感器dt测转速ò线圈与磁铁间无相对运动;传感器nò改变磁路的磁阻(气隙变化),NS引起磁场B的强弱变化,使线圈中产生感应电动势;ò传感器由永磁体及在其上绕讨论:制的线圈组成;磁阻式转速传感器与涡流式转速传感器的ò传感器结构简单、使用方便.异同点?8磁阻式(磁电)传感器应用例传感器由永磁体及在其上绕制的线圈组成。这种传感器结构简单、使用方便。传感器传感器nNSnNS测频数(转速与齿数的乘积)测转速传感器v传感器nNSmNS测偏心测振动9磁阻式传感器及测试系统实物照片磁电式车速传
4、感器磁电式完10第四节(之二)压电式传感器1.信号获取原理:压电效应某些物质受到外力作用时,内部极化,表面产生符号相反的电荷(即产生电位差),外力去掉后电荷消失;这种现象称为(正)压电效应——机电转换.具备这种性质的材料有石英、压电陶瓷等。它在超声波、水声换能、点火器具的应用已很普遍。问题：利用压电效应可以测哪些物理量？答:力,以及与力相关的量(如加速度、压力、力矩等)112.压电材料Z:光轴¾天然石英:ò六角形晶柱,单晶,稳定性好;ò光轴Z(垂直)、电轴X(棱线)、机轴Y(与二轴垂直);X:电轴ò不同轴施力有不同的压电常数;沿X轴施力则在与X轴垂直的平面产生电荷;沿Y轴施力仍在
5、与X轴垂直的平面产生电荷;Y:机轴(但极性相反)沿Z轴施力不产生电荷;¾压电陶瓷---钛酸钡:ò人工制造的多晶压电材料;ò压电常数比石英高得多;ò用得最多;123.压电传感器压电常数,F与材质及切片电荷公式qdF=×方向有关+作用力电荷qdF=¾压电传感器已制做成能正确传递受力方向;¾它是一个电荷发生器,又是一个电容器;¾电荷测量,信号非常微弱;¾如外力不变,理论上电荷量保持不变;但测量电路会消耗电荷,还有漏电,测量误差越来越大;静态测试尤其困难.133.压电传感器¾在动态交变力作用下,电荷可以不断补充。因此，压电传感器适宜作动态测量;¾为提高灵敏度,可以采用多片材料组合连接:+
6、+串联并联输出电荷大,时间常数大.输出电压大,内阻大.适宜于以电荷量输出.适宜于以电压量输出.144.测量电路¾电荷测量,信号非常微弱,且传感器本身有很大内阻,必须经前置放大器放大;¾前置放大器的主要作用有两点:ò将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出;ò放大传感器输出的微弱电信号;¾前置放大器电路有两种形式:ò电压放大器:输出电压与输入电压成正比;ò电荷放大器:输出电压与输入电荷成正比;15（1）采用电压放大器；等效电路如下F+qdF=×连接电缆的寄生电容C形成传感器的并联电容,无C法估算并补偿。因此，测量精度较低。16（2）采用电荷放大器；电荷放大器是一种具有电容负反馈的、输入
7、阻抗非常高的、高增益的运算放大器。等效电路如下：−q•输出电压正比于电荷量,几乎不受电缆uy≈的影响(可长达数百米)，测量精度高。Cf•改变反馈电容C还可调节灵敏度。f1769.5mm深200mm电荷放大器精品BK2635(丹麦)传感器灵敏度调节压电式加速度传感器+电荷放大器广泛电荷放大器应用于空天、车辆、增益调节机床、设备等的振132.6mm动测量、冲击测试、电荷放大器动平衡校准等方面。通频带调节18压电式传感器产品加速度计力传感器压力变送器19案例：飞机模态分析波音飞机上安装
