第4.3节 磁电式传感器ppt课件.ppt

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1、第4.2节磁电式传感器霍尔式传感器三概述一磁电感应式传感器二概述一磁电式传感器被测量电信号振动、位移、转速磁电作用磁电式传感器磁电感应式传感器霍尔式传感器利用导体和磁场发生相对运动产生感应电动势的；载流半导体在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电动势的。有源传感器具有较大的输出功率具有双向转换特性只应用于动态测量认识磁电感应式传感器工作原理和结构类型测量电路磁电感应式传感器应用举例磁电感应式传感器二它是一种机-电能量变换型传感器，不需要供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应

2、范围(一般为10～1000 Hz)，所以得到普遍应用。电动势式传感器工作原理：W匝线圈在磁场中切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中产生的感应电动势e取决于穿过线圈磁通中的变化率。磁电感应式传感器二1、概述根据电磁感应定律，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：法拉第电磁感应定律数学表达式：2、工作原理磁电感应式传感器二线圈在恒定磁场中作直线运动，并切割磁力线，感应电动势为：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

3、磁场之间的相对运动速度2、工作原理磁电感应式传感器二线圈相对磁场作旋转运动并切割磁力线，感应电动势为：S：每匝线圈的截面积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2、工作原理磁电感应式传感器二磁电感应式恒磁通变磁通线圈与磁铁之间没有相对运动，由运动着的被测物体（导磁材料）改变磁路的磁阻，引起磁通量变化从而在线圈中产生感应电势。恒定的直流磁场，磁场中的工作气隙固定不变，因而气隙中的磁通也是恒定不变的。线圈与磁铁间存在相对运动，线圈切割磁力线产生与相对速度v成比例的

4、感应电势e。基本类型磁电感应式动圈式开磁路线速度型角速度型动铁式恒磁通变磁通闭磁路磁电感应式传感器二基本类型（1）变磁通式磁电传感器结构与工作原理变磁通式磁电感应传感器一般做成转速传感器，产生感应电动势的频率作为输出，而电动势的频率取决于磁通变化的频率。变磁通式转速传感器的结构有开磁路和闭磁路两种。a）开磁路b）闭磁路a）开磁路b）闭磁路a）开磁路：测量齿轮2安装在被测转轴上与其一起旋转。当齿轮旋转时，齿的凹凸引起磁阻的变化，从而使磁通发生变化，因而在线圈3中感应出交变的电势，其频率等于齿轮的齿数

5、Z和转速n的乘积，即式中：Z为齿轮齿数；n为被测轴转速(r/min)；f为感应电动势频率(Hz)。这样当已知Z，测得f就知道n了。开磁路式转速传感器结构比较简单，但输出信号小，另外当被测轴振动比较大时，传感器输出波形失真较大。在振动强的场合往往采用闭磁路式转速传感器。被测转轴带动椭圆形测量轮5在磁场气隙中等速转动，使气隙平均长度周期性地变化，因而磁路磁阻和磁通也同样周期性地变化，则在线圈3中产生感应电动势，其频率f与测量轮5的转速n(r/min)成正比，即f=n/30。在这种结构中，也可以用齿轮代

6、替椭圆形测量轮5，软铁制成内齿轮形式，这时输出信号频率f同前式。b）闭磁路特点对环境条件要求不高能在-150＋90℃的温度下工作，不影响测量精度也能在油、水雾、灰尘等条件下工作但它的工作频率下限较高，约为50Hz，上限可达100Hz。变磁通应用实例：车速传感器（2）恒定磁通式磁电传感器结构与工作原理工作原理：当壳体随被测振动体一起振动时，使永久磁铁与线圈产生相对运动，切割磁力线，相对运动速度接近于振动体振动速度。切割磁力线产生感应电势e相对运动速度的匝数线圈在工作气隙磁场中每匝线圈的平均长度工作

7、气隙磁感应强度其中：----µ-=vWlBveWvsinθlBe00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。动圈式NS永久磁铁线圈弹簧动圈式线速度型应用实例工业测振动microphone测速电机角速度型应用实例被测物SN壳体线圈永久磁铁弹簧动铁式恒定磁通式传感器3、磁电感应式传感器的测量电路磁电感应式传感器只适合于动态测量，可以直接测量物体的速度或角速度。加入积分或微分电路后，可以测量位移和加速度。4、磁电感应

8、式传感器应用举例（1）振动测量（2）转速测量（3）扭矩测量（1）振动测量工作频率10～500 Hz最大可测加速度5g精度≤10％固有频率12 Hz可测振幅范围0.1～1000外形尺寸45mm×160 mm灵敏度604 mV·s·cm-1工作线圈内阻1.9质量0.7 kg1、8—圆形弹簧片；2—圆环形阻尼器；3—永久磁铁；4—铝架；5—心轴；6—工作线圈；7—壳体；9—引线在测振时，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