第6章 磁电、磁敏式传感器ppt课件.ppt

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1、传感器原理及应用第6章磁电、磁敏式传感器主要内容：6.1磁电感应式传感器6.2霍尔式传感器6.3磁敏元件传感器原理及应用第6章磁电式传感器概述传感器原理及应用第6章磁电式传感器电感式传感器是把被测量转换成电感量(自感、互感）的变化；磁电式传感器是将被测量转换为磁场变化，引起电动势输出变化。磁电感应式速度传感器霍尔开关磁电转速传感器基于巨磁电阻效应的iGMR传感器传感器原理及应用第6章磁电式传感器磁电式传感器是利用电磁感应原理，通过检测磁场的变化将运动的速度、位移、振动等物理量（机械能）转换成线圈中的感应电动势（电量）输出。是典型的有源传感器。导体和磁场发生相对运动时，在导体两端有感应电动势输

2、出，磁电感应式传感器工作时不需要外加电源，可直接将被测物体的机械能转换为电量输出。磁电式传感器机械能电量6.1磁电感应式传感器6.1.1工作原理6.1.1工作原理传感器原理及应用第6章磁电式传感器磁电式结构：传感器由磁钢、线圈、弹簧、阻尼器和壳体等组成，是典型的二阶惯性系统.根据原理有两种磁电感应式传感器：恒磁通式:恒定磁场，运动部件是线圈也可以是磁铁。变磁通式:线圈、磁铁静止不动，转动物体引起磁阻、磁通变化。恒磁通式（a）开磁路（b）闭磁路变磁通式6.1.1工作原理传感器原理及应用第6章磁电式传感器动钢型动圈型恒磁通式测振动恒磁通式传感器通常用做机械振动测量。振动传感器结构大体分两种:①动

3、圈型永久磁铁与壳固定②动钢型线圈与壳体固定第6章磁电式传感器6.1.1工作原理传感器原理及应用动圈式振动速度传感器磁电式绝对速度计:1—弹簧；2—壳体; 3—阻尼环; 4—磁钢;5—线圈; 6—芯轴；固有频率10—15Hz，ζ=0.5—0.7，上限频率1k。第6章磁电式传感器6.1.1工作原理传感器原理及应用这种惯性式传感器，不需要静止的参考基准，直接安装在被测体上，工作时传感器不需要加电压，线圈随被测物体运动，直接将机械能转换为电能输出，是典型的发电型传感器。动圈式振动速度传感器弹簧片芯轴壳体铝支架引线磁铁线圈阻尼环6.1.1工作原理传感器原理及应用第6章磁电式传感器变磁通式又称为变磁阻式

4、，线圈、磁铁静止不动，测转速时,转动物体（齿轮的凹凸）引起磁阻或磁通变化。开磁路闭磁路（a）开磁路（b）闭磁路传感器原理及应用第6章磁电式传感器根据电磁感应定律，线圈在磁场中运动切割磁力线，线圈内产生感应电动势的大小与穿过线圈磁通变化率有关。式中：B磁感应强度，N线圈匝数，L每匝线圈长度，V运动速度线圈绕组中的感应电势与磁场、线圈的匝数圈数及运动速度有关，感应电动势可以表示为6.1磁电感应式传感器6.1.2基本特性第6章磁电式传感器6.1.2基本特性传感器原理及应用电压灵敏度：由可确定灵敏度为常数电流灵敏度:可定义出磁电感应式传感器灵敏度对于结构确定的磁电式传感器，输出正比于振动速度理想输出

5、特性6.1.2基本特性传感器原理及应用第6章磁电式传感器实际输出特性（灵敏度）是不线性的，偏离的原因：当振动速度很小时（υ<υa），惯性力不足以克服传感器活动部件的静摩擦力，因此线圈与磁铁不存在相对运动，因此无输出；当υ＞υa超过υb时，惯性力克服静摩擦力，有相对运动，但摩擦阻尼使输出特性非线性；当速度超过υb到达υc时惯性太大超过弹性形变范围，输出出现饱和；这种传感器的输出在很小和很大情况下是非线性的，但实际的工作范围较大,实用性较强。振动传感器输出特性超过弹性形变范围输出出现饱和6.1.2基本特性传感器原理及应用第6章磁电式传感器技术参数：灵敏度：20～50mV／mm／Sec±1％（根据

6、用户调整）频率响应（可选）：5～100Hz，10～500Hz，10～1000Hz固有频率：约10Hz振幅极限：2mm（峰-峰值）最大加速度：10gS-ZS型磁电式振动速度传感器S-ZS型振动速度传感器与振动监控仪或振动烈度监控仪配接后，可以测量各种位移、速度等，用来对机械故障进行预测和报警。6.1磁电感应式传感器6.1.3测量电路传感器原理及应用第6章磁电式传感器信号输出经测量电路转换可获得位移和加速度直接输出电动势，测量速度信号；接入积分电路可测量位移信号；接入微分电路可测量加速度信号。磁电传感器根本上是速度传感器，磁铁与线圈之间相对运动时，能量全被弹簧吸收，磁路线圈切割磁力线产生于正比速

7、度的感应电动势，由此输出可直接获得速度信号。永久磁铁与线圈间的相对位移十分接近振动体的绝对位移，相对运动速度就接近振动体的振动速度。6.1.3测量电路传感器原理及应用第6章磁电式传感器位移速度加速度第6章磁电式传感器6.1.3测量电路传感器原理及应用速度经积分电路可测量位移IfCIiRuiu0-+理想运放RC称积分时间常数根据设电容上初始电压为零，输出电压是输入电压对时间积分uitu0t6.1.3测量电路传感