磁电式传感器ppt课件.ppt

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1、第7章磁电式传感器7.1磁电感应式传感器7.2霍尔式传感器磁电式传感器——通过电磁感应原理将被测量（如振动、转速、扭矩）转换成电势信号。7.1磁电感应式传感器利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电势；属于机-电能量变换型传感器优点:不需要供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小一、磁电式传感器的工作原理二、动圈式磁电传感器三、磁阻式磁电传感器四、磁电式传感器的动态特性7.1磁电感应式传感器一、磁电式传感器的工作原理法拉第电磁感应定律：k为比例系数，E为感应电势，Φ为磁通。当E的单位为伏特（V），φ的单位为韦伯（Wb），t的单位

2、为秒（s）时，k＝1，这时感应电势为：7.1磁电感应式传感器如果线圈是N匝，磁场强度是B，每匝线圈的平均长度la，线圈相对磁场运动的速度为υ=dx/dt。则整个线圈中所产生的电动势为：7.1磁电感应式传感器直接应用：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。7.1磁电感应式传感器线圈相对磁场磁通变化率是由磁场强度、磁路磁阻及线圈的运动速度决定的。类型：恒磁通式和变磁通式（磁阻式）动圈、动铁式二、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7.1磁电感应式传感器1.动圈式磁

3、电传感器原理图5.1.1动圈式磁电传感器原理图7.1磁电感应式传感器传感器原理如果在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：α为运动方向与磁场方向间夹角，当α＝90°，线圈的感应电动势为：7.1磁电感应式传感器2.动圈式磁电传感器结构磁电式传感器构成：7.1磁电感应式传感器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，还有一些其它元件，如壳体、支承、阻尼器、接线装置等。磁电

4、式振动传感器的结构原理图5.1.2磁电式振动传感器的结构原理图1-弹簧片2-永久磁铁3-阻尼器4-引线5-芯杆6-外壳7-线圈8-弹簧片7.1磁电感应式传感器基本工作原理：该传感器在使用时，把它与被测物体紧固在一起，当物体振动时，传感器外壳随之振动，此时线圈、阻尼环和芯杆的整体由于惯性而不随之振动，因此它们与壳体产生相对运动，位于磁路气隙间的线圈就切割磁力线，于是线圈就产生正比于振动速度的感应电动势。该电动势与速度成一一对应关系，可直接测量速度，经过积分或微分电路便可测量位移或加速度。7.1磁电感应式传感器三、磁阻式磁电传感器线圈和磁铁

5、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通量，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，而感应电动势的频率取决于磁通变化的频率。结构：开磁路、闭磁路7.1磁电感应式传感器开磁路磁阻式转速传感器1－永久磁铁2－软铁3－感应线圈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。7.1磁电感应式传感器闭磁路磁阻式转速传感器图5.1.4闭磁路磁阻式转速传感器7.1磁电感应式传感器1--转轴2--内齿轮3a、3b-

6、-外齿轮4--线圈5--永久磁铁内、外齿轮的齿数相同，当转轴联结到被测轴上与被测图5.1.4闭磁路磁组式转速传感器轴一起转动时，内外齿轮的相对运动使磁路气隙发生变化，因而磁阻发生变化并使贯穿于线圈的磁通量变化，在线圈中感应出电势。与开磁路情况相同，也可通过感应电动势频率测量转速。7.1磁电感应式传感器特点：传感器的输出电势取决于线圈中磁场变化速度，因而它是与被测速度成一定比例关系的。当转速太低时，输出电势很小，以致无法测量。所以这种传感器有一个下限工作频率，一般为50Hz左右，闭磁路转速传感器的下限频率可降低到30Hz左右。其上限工作频

7、率可达100Hz。7.1磁电感应式传感器四、磁电式传感器的动态特性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7.1磁电感应式传感器若V(t)为惯性质量块相对外壳的运动速度幅频特性式中，ω——被测振动的角频率；ξ——传感器运动系统的阻尼比ωn——传感器运动系统的固有角频率运动方程7.1磁电感应式传感器相频特性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--

8、15Hz。7.1磁电感应式传感器7.2霍尔式传感器霍尔传感器工作原理霍尔元件的结构和基本电路霍尔元件的主要特性参数霍尔元件误差及补偿霍尔式传感器的应用霍尔效应置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方