第7章磁电式传感器ppt课件.ppt

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1、§7.1概述§7.2磁电式振动传感器§7.3设计基础§7.4应用第七章磁电式传感器磁电式振动传感器，主要安装在各种旋转机械装置的轴承盖上，如汽轮机、压缩机、风机和泵等。它是由运动线圈切割磁力线而输出电压的磁电式传感器，因此具有工作时不需要供给电源、安装容易等特点。§7.1概述利用电磁感应原理，将输入运动速度转换成感应电动势输出的传感器。根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场中运动时，设穿过线圈的磁通为φ，则线圈的感应电势e为：特点：有源传感器具有较大的输出功率具有双向转换特性只适用于动态测量两种基本类型恒定

2、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：线圈在恒定磁场中作直线运动，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：每匝线圈的截面积；ω:线圈与磁场之间的相对运动角速度θ：线圈平面法线方向与磁场方向之间的夹角；恒定磁通式7被测物SN§2磁电式振动传感器一、工作原理

3、与动态特性壳体线圈永久磁铁弹簧壳体:提供闭合磁路、磁屏蔽。阻尼器：电磁阻尼：线圈金属骨架在磁场中运动产生感应出涡流而受到反方向的作用力。空气阻尼：8NS动态特性分析－二阶系统表示mckx0xm设：x0---振动体的绝对位移；xm---质量块的绝对位移；10x0xmxt若振动体作简谐振动，将D=jω代入：ω/ω0xt/x00131.0-90-180φ讨论：当ω>>ω0（ω>3ω0)时，xt/x0≈1xt=x0,m看作静止不动（xm＝0）。φ=-1800关于工作频段：阻尼比ξ的影响：ξ较大（0.7左右），减小共

4、振峰，改善低频响应。固有频率ω0的影响：降低ω0，扩大低频段。理想情况，当ω>>ω0线圈中的感应电势：e=WBlv灵敏度：s=WBlvAvBvC工作范围实际特性理想特性速度太小（Vc),惯性太大，超出弹簧弹性范围实际输出特性振动速度输出电压017质量体受力基座受力二、结构特点动铁式：线圈组件与传感器壳体固定，永久磁铁用柔软的弹簧支撑。动圈式：永久磁铁与传感器壳体固定，线圈组件用柔软的弹簧支撑。相对动铁式，惯性质量小，增加阻尼比。又称惯性式直接式：壳体固定于一部件上

5、，通过顶杆与另一部件相连接属于惯性式传感器。是利用电磁感应原理把振动信号变换成电信号。它主要由磁路系统、惯性质量、弹簧阻尼等部分组成。工作时，将传感器安装在机器上，在机器振动时，在传感器工作频率范围内，线圈与磁铁相对运动、切割磁力线，在线圈内产生感应电压，该电压值正比于振动速度值。与二次仪表相配接，即可显示振动速度或位移量的大小。实例：振动加速度传感器21内部结构22动圈式：NS永久磁铁线圈弹簧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系统，磁钢4与壳体2一起

6、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。动圈式振动传感器251—顶杆 2—弹簧片 3—磁钢4—线圈 5—引出线 6—壳体壳体固定于一部件上，而顶杆与另一部件相连接。从而使传感器内部的线圈与磁钢产生相对运动，发出相应的电动势来。直接式磁电式传感器，用来测量振动系统中两部件之间的相对振动速度。直接式磁电式传感器被测物SN§2磁电式振动传感器一、工作原理与动态特性壳体线圈永久磁铁弹簧壳体:提供闭合磁路、磁屏蔽。阻尼器：电磁阻尼：线圈金属骨架在磁场中运动产生感应出

7、涡流而受到反方向的作用力。空气阻尼：27若振动体作简谐振动，将D=jω代入：§3、设计基础一、磁路计算HBBrHc矫顽力Hc：剩余磁感应强度Br：去磁曲线B=f(H)：最大磁能积(BH)m：HB0ABDO’确定原则：使永久磁铁尽可能工作在最大磁能积上，此时磁铁体积最小。永久磁铁的工作点29永久磁铁的尺寸由工作点D（B、H）值计算磁铁尺寸：由磁通连续性定理和磁路基尔霍夫第一定律：SNδ30二、工作气隙设计保证线圈窗口面积容纳足够的线圈匝数保证均匀而较强的气隙磁场气隙宽度δ与气隙深度lg之比<1/4Bδlg三、

8、线圈组件（骨架、线圈绕组）设计LD1D2D3th32四、参数设计固有频率的确定根据最大容许幅值误差来确定为了保证精度，要求：ω/ω0>3为了改善低频响应性能，可以：K↓↓、m↑→ω0↓↓但是：K↓↓→静挠度↑所以要合理选择固有频率。33弹簧刚度计算34五、阻尼系数计算电磁阻尼（金属骨架为阻尼器）：金属骨架在磁场中作相对运动并切割磁力线时，感生涡流并受到磁场力的作用，力的方向与运动方向相反。阻尼器1—弹簧 2—壳体