《磁电传感器》PPT课件(I)

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1、5.1磁电式传感器基本原理：利用电磁感应原理，将输入(如振动、转速、扭矩运动速度)转换成线圈中感应电动势输出的传感器。特点：有源传感器：不需要提供电源;如振动、转速、扭矩具有双向转换特性;具有较大的输出功率;只适用于动态测量。5.1.1磁电式传感器的工作原理5.1.2动圈式磁电传感器5.1.3磁阻式磁电传感器5.1.4磁电式传感器的动态特性5.1磁电式传感器5.1.1磁电式传感器的工作原理由法拉第电磁感应定律，当N匝线圈在均恒磁场中运动时，设穿过线圈的磁通为φ，则线圈的感应电动势E为：线圈在恒定磁

2、场中作直线运动，并切割磁力线，感生电势为：B：磁场磁感应强度；l:每匝线圈的有效长度θ：运动方向与磁场方向之间的夹角；v:线圈与磁场之间的相对运动速度，m/s线圈相对磁场作旋转运动并切割磁力线，感生电势为：S：每匝线圈的围成的面积θ：线圈平面法线方向与磁场方向之间的夹角；ω:线圈与磁场之间的相对运动角速度两种基本类型恒定磁通式：工作气隙中磁通不变，线圈中的感应电势由线圈相对永久磁铁运动并切割磁力线产生。变磁通式：磁铁、线圈均不动，感应电势由变化的磁通产生，如图示转速测量：1一永久磁铁2一软磁铁3一

3、感应线圈4一测量齿轮不同类型的磁电式传感器磁通量Ф的变化实现办法:磁铁与线圈之间作相对运动；磁路中磁阻的变化；恒定磁场中线圈面积的变化.直接应用：测定速度在信号调节电路中接积分电路，或微分电路，磁电式传感器就可以用来测量位移或加速度。5.1.1磁电式传感器的工作原理5.1.2动圈式磁电传感器5.1.3磁阻式磁电传感器5.1.4磁电式传感器的动态特性5.1磁电式传感器5.1.2动圈式磁电传感器1.动圈式磁电传感器原理2.动圈式磁电传感器结构NS永久磁铁线圈弹簧1.动圈式磁电传感器原理传感器原理如果在

4、线圈运动部分的磁场强度B是均匀的，则当线圈与磁场的相对速度为υ时，线圈的感应电动势：当α＝90°，线圈的感应电动势为：当N、B和la恒定不变时，E与υ=dx/dt成正比，根据感应电动势E的大小就可以知道被测速度的大小。动圈式演示动圈式振动传感器结构弹簧片阻尼杯磁钢芯轴壳体线圈引线2.动圈式磁电传感器结构磁电式传感器构成：1、磁路系统由它产生恒定直流磁场。为了减小传感器的体积，一般都采用永久磁铁；2、线圈由它运动切割磁力线产生感应电动势。作为一个完整的磁电式传感器，除了磁路系统和线圈外，还有一些其它

5、元件，如壳体、支承、阻尼器、接线装置等。1—弹簧;2—壳体; 3—阻尼环;4—磁钢;5—线圈;6—芯轴在测振时，传感器固定或紧压于被测物体，磁钢4与壳体2一起随被测系统的振动而振动。装在芯轴6上的线圈5和阻尼环3组成惯性系统的质量块并在磁场中运动。动圈式传感器结构：1—顶杆2—弹簧片3—磁钢4—线圈5—引出线6—壳体用途：用来测量振动系统中两部件之间的相对振动速度。直接式振动传感器连接方式：壳体固定于一部件上，线圈与顶杆相对固定，而顶杆与另一部件相接触，依靠弹簧片回复原位。当两部件相对运动时，使线

6、圈与磁钢产生相对运动，产生相应的电动势。5.1.1磁电式传感器的工作原理5.1.2动圈式磁电传感器5.1.3磁阻式磁电传感器5.1.4磁电式传感器的动态特性5.1磁电式传感器5.1.3磁阻式磁电传感器线圈和磁铁部分都是静止的，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，因而改变贯穿线圈的磁能量，在线圈中产生感应电动势。用来测量转速，线圈中产生感应电动势的频率作为输出，而电势的频率取决于磁通变化的频率。结构：开磁路、闭磁路开磁路磁阻式转速传感器1－永久磁铁3－感应线圈2

7、－软铁4－齿轮结构比较简单，但输出信号较小，当被测轴振动较大时，传感器输出波形失真较大。闭磁路磁阻式转速传感器闭磁路磁组式转速传感器采用在振动强的场合，有下限工作频率（50Hz）传感器的输出电势取决于线圈中磁场变化速度，5.1.1磁电式传感器的工作原理5.1.2动圈式磁电传感器5.1.3磁阻式磁电传感器5.1.4磁电式传感器的动态特性5.1磁电式传感器5.1.4磁电式传感器的动态特性一个二阶系统。Vo为传感器外壳的运动速度，即被测物体运动速度；Vm为传感器惯性质量块的运动速度。等效机械系统若V(t

8、)为惯性质量块相对外壳的运动速度幅频特性相频特性式中，ω——被测振动的角频率；ωn——传感器运动系统的固有角频率ξ——传感器运动系统的阻尼比运动方程磁电式速度传感器的频率响应特性曲线只有ω>>ωn的情况下，Av(ω)≈1，相对速度V(t)的大小才可以作为被测振动速度V0(t)的量度。因此磁电式速度传感器的频率较低，一般为10～15Hz。测量振动速度的原理相对运动速度V（t）就是前面的线圈相对磁场的运动速度dx/dt.传感器的输出电势E与相对速度V（t）成正比，而V（t）可以度量被测