感应式磁传感器的设计

《感应式磁传感器的设计》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、Vol.31No.122011.12船电技术

2、应用研究感应式磁传感器的设计蒋安林周穗华张晓兵陈志毅（海军工程大学兵器工程系，武汉430033）摘要：对影响感应式磁传感器的参数进行了分析，给出了线圈匝数最佳值的寻求方法；建立了长方体磁芯退磁场的模型，给出了在弱磁环境下长轴方向上退磁场的变化规律；为了增加传感器两端的输出，提出了在磁芯两端放置集磁板提高磁芯有效磁导率的方法，并给出了有效磁导率的计算公式；对线径大小对线圈电阻、电感和分布电容的影响进行了分析，提出了线径选择原则；提出了一种简单的传感器标定方法。关键词：感应式磁传感器退磁场集磁板磁传感器标定中图分类号：TP212.13文献标志码

3、：A文章编号：1003-4862(2011)12-0035-03DesignoftheInductionCoilSensorsJiangAn’lin,ZhouSuihua,ChenZhiyi(DepartmentofWeaponryEngineering,NavalUniversityofEngineering,Wuhan43033,China)Abstract：Thekeyparametersaffectingtheinductionelectromotiveforceareanalyzed,andawaytooptimizetheparametersisgiven.Amodelof

4、thedemagnetizingfieldisbuiltandvariationintheweakmagneticfieldalongtheaxisdirectionispresented.Inordertoimprovetheoutput,amethodincreasingeffectivepermeabilityisputforward.Itanalyzestheaffectofthecoildiametertothecoildcresistance,inductanceandcapacitance,givesselectionprincipleandademarcatingmea

5、nsKeywords：inductioncoilsensors;demagnetizingfield;fluxconcentrators；magneticsensordemarcation1引言设外磁场按照Ht()=Hsinωt变化，且与磁芯轴0感应式磁传感器通常作为磁场测量装置的重线平行，穿过线圈的磁通φ=NSμeH,将随时间变要组成部分，常用于变化的弱磁场的测量，要求化（N是线圈匝数，S是磁芯的横截面积，μe是对具有较高的灵敏度，因此采取可行的方法提高传应于匀强外磁场所造成的磁通的材料的有效磁导感器两端的感应电动势成为设计的主要任务。同率），线圈两端产生感应电动势为：时受使用环境的

6、限制，有时必须牺牲灵敏度以满dφe=−（1）足体积过大等问题，在实际设计中，综合灵敏度dt和使用环境等因素，磁芯材料的选择，磁芯的几在设计感应线圈棒时，通常不考虑外磁场的何尺寸等是设计感应式磁传感器的重点和难点。相位和方向，因此采用（2）式来表示感应线圈棒感应出的电动势。2感应式磁传感器的工作原理−9

7、

8、10.2ef=πNSμωHsin(t)（2）e0感应式磁传感器的基本结构是在高磁导率的磁芯上绕以一定匝数的线圈。当线圈放置在电磁3磁传感器参数确定场中时，磁场随时间变化在线圈中感应出电动势；感应式磁传感器设计的任务是在所需要的线性动作参数下，向负载输出满足一定信噪比的电收稿日期：201

9、1-06-03讯号。由以上分析可知：线圈两端的感应电动势e作者简介：蒋安林（1986-），男，硕士研究生，专业方与磁芯截面积S、线圈匝数N、磁芯的有效磁导向：武器系统总体及其核心子系统设计。率μe以及通过磁芯的磁场强度H的变化率成正35船电技术

10、应用研究Vol.31No.122011.12比。在设计时主要考虑N、S、μe三个参数。zlylwx3.1线圈匝数的确定；+++++++++++++++wO+++++H0为了在线圈两端得到最大的电势，应尽量提P（x,y,z）h高线圈匝数N，实际上，当磁芯长度一定时，随着绕线匝数的增加，线圈各匝数与磁芯的耦合系图1方形磁芯纵向磁化两端面的磁荷数η将

11、降低，使得二者的乘积ηN在匝数较大的0情况下趋于某一极限值，即:-0.5-1lim(NNη)=(η)（3）ext(x)N→∞-Hd-1.5所以，当线圈匝数达到一定值后再增大时，-2感应电动势将不再增加，通常用试验的方法求得-2.5-3(Nη)。一般先在磁芯上绕N匝，利用磁通计测-150-100-50050100150extX/mm量磁场强度变化ΔH时线圈的磁通变化图2磁芯沿外磁场方向上的退磁场Δ=ϕ()NSημΔH,然后，在同样大小的ΔH下，可