第7章磁电式1磁电式传感器ppt课件.ppt

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1、再见第7章磁电式传感器第7章磁电式传感器7.1磁电感应式传感器7.2霍尔式传感器7.1磁电感应式传感器又称磁电式传感器,利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号。磁电式传感器不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号,有源传感器。输出功率大，性能稳定,具有一定的工作带宽（10～1000Hz）,普遍应用。7.1.1磁电感应式传感器工作原理磁电式传感器的分类：变磁通式恒磁通式。图7-1是变磁通式磁电传感器,用来测量旋转物体的角速度。图7-1变磁通式磁电传感器结构图(a)开磁路；(b)闭磁路开磁路开磁路变磁通式：线

2、圈、磁铁静止不动，测量齿轮安装在被测旋转体上，随被测体一起转动。每转动一个齿，齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次，线圈中产生感应电势。感应电动势的变化频率为：被测转速与测量齿轮上齿数的乘积。这种传感器结构简单，但输出信号较小，且因高速轴上加装齿轮较危险而不宜测量高转速的场合。闭磁路变磁通式传感器：由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、永久磁铁和感应线圈组成，内外齿轮齿数相同。闭磁路当转轴连接到被测转轴上时，外齿轮不动，内齿轮随被测轴而转动。内、外齿轮的相对转动使气隙磁阻产生周期性变化，从而引起磁路中磁通的变化。线圈内产生周期性变化的感应电动

3、势。显然，感应电势的频率与被测转速成正比。图7-2恒定磁通式磁电传感器结构原理图（a）动圈式；(b)动铁式动圈式动铁式磁路系统产生恒定的直流磁场，磁路中的工作气隙固定不变，气隙中磁通恒定不变。运动部件可以是线圈（动圈式），也可以是磁铁（动铁式），工作原理完全相同。当壳体随被测振动体一起振动时，磁铁与线圈的相对运动切割磁力线，从而产生感应电势。B0——工作气隙磁感应强度；l——每匝线圈的平均长度；W——线圈在工作气隙磁场中的匝数；v—相对运动速度。7.1.2磁电感应式传感器基本特性当测量电路接入磁电传感器电路时，如图7-3所示。磁电式传感器测量电

4、路Rf——测量电路输入电阻；R—线圈等效电阻，Io为磁电传感器的输出电流。传感器的电流灵敏度为传感器的输出电压：输出电压灵敏度为当传感器的工作温度发生变化或受到外界磁场干扰、受到机械振动或冲击时，其灵敏度将发生变化，从而产生测量误差。其相对误差为1.非线性误差磁电式传感器产生非线性误差的主要原因：传感器线圈内有电流I流过时，将产生一定的交变磁通φI，此交变磁通叠加在永久磁铁所产生的工作磁通上，使恒定的气隙磁通变化,如图7-4所示。传感器电流的磁场效应当传感器线圈运动速度增大时，将产生较大的感应电势e和较大的电流I。由此而产生的附加磁场方向与原工

5、作磁场方向相反，减弱了工作磁场的作用，从而使得传感器的灵敏度随着被测速度的增大而降低。当线圈的运动速度与图7-4所示方向相反时，感应电势e、线圈感应电流反向，所产生的附加磁场方向与工作磁场同向，从而增大了传感器的灵敏度。传感器电流的磁场效应结论：线圈运动速度方向不同，传感器的灵敏度就具有不同的数值，导致传感器输出基波能量降低，谐波能量增加。即这种非线性同时伴随着传感器输出的谐波失真。显然，传感器灵敏度越高，线圈中电流越大，这种非线性越严重。为补偿上述附加磁场干扰，可在传感器中加入补偿线圈。补偿线圈通以放大K倍的电流。适当选择补偿线圈参数，可使其

6、产生的交变磁通与传感线圈本身所产生的交变磁通相互抵消，从而达到补偿的目的。2.温度误差当温度变化时，上式右边三项都不为零。对铜线而言每摄氏度变化量为：dl/l≈0.167×10-4,dR/R≈0.43×10-2，dB/B每摄氏度的变化量决定于永久磁铁的磁性材料。对铝镍钴永久磁合金，dB/B≈－0.02×10-2，近似值如下：这一数值很可观，需要进行温度补偿。通常采用热磁分流器。热磁分流器由具有很大负温度系数的特殊磁性材料做成。热磁分流器在正常工作温度下已将空气隙磁通分路掉一小部分。当温度升高时，热磁分流器的磁导率显著下降，经它分流掉的磁通占总磁

7、通的比例较正常工作温度下显著降低；从而保持空气隙的工作磁通不随温度变化，维持传感器灵敏度为常数。作业p.1207－17－27－1简述变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理。7－2磁电式传感器的误差及其补偿方法是什么?7.1.3磁电感应式传感器的测量电路图7-5磁电式传感器测量电路方框图7.1.4磁电感应式传感器的应用1.动圈式振动速度传感器图7-6是动圈式振动速度传感器的结构示意图。图7-6动圈式振动速度传感器其结构主要特点是，钢制圆形外壳，里面用铝支架将圆柱形永久磁铁与外壳固定成一体，永久磁铁中间有一小孔，穿过小孔的芯轴两端架起线圈和阻尼环，

8、芯轴两端通过圆形膜片支撑架空且与外壳相连。工作时，传感器与被测物体刚性连接，当物体振动时，传感器外壳和永久磁铁随之振动，而架空的芯轴、线圈和阻尼环因惯