《磁电传感器》PPT课件

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1、一、学习要点：二、学习内容：磁电式传感器的工作原理－电磁感应原理本章从我们已经学习过的电磁感应原理出发，来认识和掌握利用电磁感应原理得出的磁电式传感器，磁电式传感器是将输入运动速度转换成电势输出的传感器。第六章磁电式传感器特点：1．不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，即是一种有源传感器，故有时也称作电动式或感应式传感器。2．有双向转换特性，故利用其逆转换效应可构成力（矩）发生器和电磁激振器等，故应用较普遍。3．有较大的输出功率，故配用电路较简单。4．零位及性能稳定。5．工作频带一般为10~1000Hz。根据这一原理式，我们可

2、以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，来构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。电磁感应定律：1、当N匝线圈在均恒磁场内运动时，若设穿过线圈的磁通为φ，则线圈内的感应电动势e与磁通变化率有如下关系：当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为第一节磁电式传感器原理-+变磁通式结构(a)旋转型（变磁阻）；(b)平移型（变气隙）1、变磁通式结构（又称变磁阻式结构）（1）测旋转角速度（旋转型）1为永久磁铁(俗称磁钢)；2为磁轭；3为动铁心(衔铁)；4为线圈；5为气隙第二节磁电传感器结构和应用动铁心恒定角速度ω，线圈截面积A，磁路磁通密度之差为由式

3、可知采用测频ω或测幅的方法可测速度。(下图)则开磁路变磁阻式转速传感器闭磁路变磁阻式转速传感器（2）平移型（测振动速度）与变气隙式电感传感器相似。通过适当的设计可使e与振动速度成线性关系。转速-脉冲变换电路转速-脉冲变换过程：感应电势由VD1管削去负半周，送至VT1进行放大，再经VT2组成的射极跟随器，送入由VT3和VT4组成的射极耦合触发器进行整形后，得到方波输出信号。变磁通式磁电传感器-转速传感器转速（r/min）齿数线圈永久磁铁NS感应脉冲计数器2、恒磁通式结构：此结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由永久磁铁与线圈之间有相对运动即线圈切割

4、磁力线而产生，其由两个主要部分组成：永久磁铁和线圈，因此其结构有两种：A、动圈式；B、动铁式。恒磁通式结构(a)动圈式；(b)动铁式当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为式中B－气隙磁通密度v－线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度。l－气隙磁场中有效匝数为W的线圈总长度：　　　　　　　　　（　　为每匝线圈长）传感器结构确定后，式中B、　　、W都为常数，则感应电势e仅与相对速度v有关，那么传感器的灵敏度为提高灵敏度方法：A．选用具有磁能积较大的永久磁铁和尽量小的气隙长度，以提高气隙磁通密度B；B．增加l，即增加　　和W，但其受到体积和重量、

5、内电阻及工作频率等因素的限制。C.保证输出的线性度，则要保证线圈始终在均匀磁场内运动。恒磁通式磁电传感器-动圈式输出线弹簧片线圈芯轴磁钢阻尼环壳体SNNS注意兰色可移动部分！输出：感应电动势----正比于机械振动。磁电式传感器的应用Applications一、测振传感器磁电式传感器主要用于振动测量。其中惯性式传感器不需要静止的基座作为参考基准，它直接安装在振动体上进行测量，因而在地面振动测量及机载振动监视系统中获得了广泛的应用。如航空发动机、各种大型电机、空气压缩机、机床、车辆、轨枕振动台、化工设备、各种水、气管道、桥梁、高层建筑等，其振动监测与研究

6、都可使用磁电式传感器。常用的测振传感器有：1．动铁式振动传感器：惯性活动磁钢。2．动圈式振动传感器：芯轴与线圈构成质量系统。1．动铁式振动速度传感器：动铁式磁电式振动传感器结构：将线圈组件(线圈及其骨架)与传感器壳体固定，永久磁铁(磁钢)用软弹簧支承。线圈组件包括一个线圈骨架和两个反接的螺管线圈。线圈骨架与磁钢套筒都起着电磁阻尼器的作用。壳体用磁性材料铬钢制成，其既是磁路的一部分，又起磁屏蔽作用。2．动圈式振动速度传感器：动圈式磁电式振动传感器结构：将传感器的磁钢与传感器壳体(软磁材料)固定，芯轴的一端固定着一个线圈，另一端固定一个圆筒形铜杯(阻尼杯

7、)。惯性元件包括线圈组件、阻尼杯和芯轴，而不是磁钢。二、扭矩测量磁电式扭矩传感器磁电式扭矩传感器属于变磁通式，由转子和定子组成。测扭矩时，需用两个传感器。三、流量测量磁电式涡轮流量传感器结构磁电式涡轮流量计(速度式流量计)，主要由壳体、导流器、涡轮、轴与轴承、磁电式信号检出器和前置放大器组成。壳体用非磁性材料制成。导流器起支承涡轮和整流、稳流的作用。涡轮由导磁系数较高的材料制成，其将流体的动能转换成涡轮的旋转能。磁电式信号检测器实际上是一个转速传感器。四、磁电式力发生器与激振器：磁电式传感器具用双向转换特性，其逆向功能同样可以利用。如果给速度传感器的

8、线圈输入电量，那么其输出量即为机械量。在惯性仪器——陀螺仪与加速度计中广泛应用的动圈式或动铁式直流力矩器就是