第5章电动势传感器ppt课件.ppt

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1、第5章电动势式传感器本章包含三部分内容：5.1磁电感应式传感器5.2霍尔传感器5.3压电式传感器5.1磁电感应式传感器简称感应式传感器，也称电动式传感器。利用磁电作用将被测物理量的变化转变为感应电动势，是一种机－电能量变换型传感器。优点：输出功率大，性能稳定，且不需要工作电源。调理电路简单，性能稳定，输出阻抗小，具有一定频率响应（一般10～1000Hz），灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。缺点：传感器的尺寸和重量都较大。应用：适用于振动、转速、扭矩等测量。5.1.1工作原理N匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中所产生的感应电动势e的大小决定于穿过线圈的磁通量Φ的变化

2、率，即：如:当线圈垂直于磁场方向运动以速度v切割磁力线时，感应电动势为：ｅ=－Ndφ/dt式中：l－每匝线圈的平均长度；B－线圈所在磁场的磁感应强度。ｅ=－NBlv引起dφ/dt变化的因素：①线圈切割磁力线----恒定磁通式（动圈式和动铁式）；②Φ=BS，磁场强度B改变----变磁通式（磁阻式）。磁电感应式动圈式磁阻式线速度型角速度型N变磁通式恒定磁通式动磁式闭磁路开磁路5.1.2磁电感应式传感器的类型下图(b)为闭磁路变磁通式传感器结构示意图，被测转轴带动椭圆形测量齿轮在磁场气隙中等速转动，使气隙平均长度周期性变化，因而磁路磁阻也周期性变化，磁通同样周期性变化，则在线圈中产生感应电动势，其频

3、率f与测量齿轮转速n(r/min)成正比，即f=n/30。图(a)为开磁路变磁通式传感器结构示意图，1、变磁通式磁电传感器测速电机磁电式车速传感器磁阻式传感器图5.3和图5.4分别为动圈式和动磁式的结构原理图。组成：金属骨架1、弹簧2、线圈3、永久磁铁4和导磁壳体5等。特征：这种结构磁路系统产生恒定的直流磁场，磁路气隙不变，气隙中磁通也不变，运动部件可以是磁铁，也可以是线圈。两者工作原理完全相同。图5.3动圈式图5.4动铁（磁）式2、恒定磁通式磁电传感器图5.3。当线圈在垂直于磁场方向作直线运动时，若线圈相对磁场的运动速度为v，则所产生的感应电动势：e=－BlＮ０v式中：l——每匝线圈的平均长

4、度；B——线圈所在磁场的磁感应强度；Ｎ０——线圈有效匝数。当传感器结构参数确定后，B、l、N０均为定值，故感应电动势e与线圈相对运动速度v成正比，所以这类传感器的基本形式是速度型传感器，能直接测量线速度。5.1.3特性分析磁电感应式传感器是惯性式拾振器，适用于测量动态物理量，因此动态特性是这种传感器的主要性能。其等效电路如下(L传感器线圈电感、Ｒ线圈电阻)若在其测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。由上述工作原理可知，磁电感应式传感器只适用于动态测量。1、磁电式振动速度传感器CD/BCD-21系列利用线圈在永久磁场中作切割磁力线运动，产生与振动速度成正比的电压信号。

5、经放大，微分或积分运算可测振动速度、加速度或位移。灵敏度高难度、内阻低。在机械振动测试中被广泛采用。为使用方便，配有CZ-3磁座。5.1.4磁电感应式传感器应用型号CD-1CD-2CD-4CD-7-CCD-7-SCD-8-FCD-21-2-CCD-21-2-SBCD-21灵敏度mv/μm600300600600，6000>20200,280290频率范围Hz10～5002～5002～3000.5～202～50010～100010～1000最大可测位移±1mm±1.5mm±7.5mm±6mm±1mm±1mm最大可测加速度m/s250100100<10500(冲击）500(冲击)线性度(%)

6、5555555测量方式绝对相对相对绝对非接触绝对绝对尺寸(mm)φ45×135φ50×170φ65×17070×70×130φ22×55φ35×70φ60×115应用范围稳态稳态稳态低频转速监视用防爆型号及技术参数图5.8为CD-1型振动速度传感器结构图。磁路系统：永久磁铁3用铝架4支撑，与壳体7固定在一起；工作线圈6和环行阻尼器2用心轴5连在一起组成质量块，由弹簧1、8支撑在壳体上。测试时，用磁性表座固定并夹紧传感器下端。2、磁电式转速传感器图5.9所示，磁路系统----永久磁铁3+定子5+转子2+气隙转子2的齿与定子5的齿相对时，气隙最小，磁阻最小（磁通量最大）转子2的齿与定子5的槽相对时

7、，气隙最大，磁通量最小。磁电感应式扭矩仪工作原理图磁电传感器测量仪表齿形圆盘扭转轴磁电传感器213、磁电感应式扭矩仪由永久磁铁、线圈、弹性元件和齿状盘组成。测量扭矩时，将其转轴固定在被测轴两端，由两个磁电式传感器读出扭转转角后的信号，再作信号分析、处理，可求出扭转角。检测原理如下：受扭矩M作用，轴产生的变形角φ为：则两感应电动势相位差φ0与扭角φ的关系为：式中：Z为齿盘齿数。角度放大了Z倍，只要检