最新传感器原理7磁电式传感器1ppt课件.ppt

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1、传感器原理7磁电式传感器1工作原理由电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场中运动时，设穿过线圈的磁通为φ，则线圈的感应电动势e为：2线圈在恒定磁场中作直线运动，并切割磁力线，感生电势为：B：磁场磁感应强度；l:每匝线圈的有效长度θ：运动方向与磁场方向之间的夹角；v:线圈与磁场之间的相对运动速度，m/s线圈相对磁场作旋转运动并切割磁力线，感生电势为：S：每匝线圈的围成的面积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3动铁式振动传感器演示振动非常缓慢时：磁铁随壳体运动；快速

2、振动时：磁铁相对壳体运动幅度加大，相位相反。7动圈式传感器用于振动测试8构成永久磁铁:产生磁场线圈：感生出电动势弹簧：弹性恢复阻尼器电磁阻尼：线圈金属骨架在磁场中运动，产生感应涡流，而受到反方向的作用力。空气阻尼：壳体:提供闭合磁路、磁屏蔽mckx0xm动态特性分析—二阶系统表示9注意：位移符号与书上不同！10设：x0---振动体的绝对位移；xm---质量块的绝对位移运动正方向向上，所有力（包括惯性力）假设正方向向上，根据力平衡原理，有：1112若振动体作简谐振动，将D=j代入：振幅比：13频率特

3、性：当＝0时：当＝0时：当>>0时：1415质量体受力（力传感器）16基座受力（运动传感器）17测力传感器00.11.04.01.00.12.0＝10520.70.50.2测振动18讨论当>>0（>30)时，xt/x01xtx0,m近似看作静止不动φ=-1800关于工作频段：阻尼比的影响：增大（0.7左右），可以减小共振峰，改善低频响应。固有频率0的影响：降低0，扩大低频段。理想情况，当>>0线圈中的感应电势：e=WBlv灵敏度：s=WBl19例题1：设计一个磁电

4、式振动速度传感器，要求振动频率为50Hz时，最大振幅误差不超过5％，＝0.6，求传感器的固有频率及输出的相位。解：当>>0时，<0.707,会出现共振峰。20解续：无解。0.951.051xt/x0f/f021解续：解得：22振动速度输出电压vAvBvC工作范围实际特性理想特性速度太低（小于vA),惯性力不足以克服摩擦力速度太高（大于Vc),惯性太大，超出弹簧弹性范围实际输出特性振动速度：23二、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，又称惯性式。动圈式：永久磁铁

5、与传感器壳体固定，线圈组件用柔软的弹簧支撑。与动铁式相比，惯性质量小，增加阻尼比。直接式壳体固定于惯性系统部件，其顶杆与另一部件表面接触。24某型动铁式振动传感器结构25属于惯性式传感器。是利用磁电感应原理把振动信号变换成电信号。它主要由磁路系统、惯性质量、弹簧阻尼等部分组成。将传感器安装在机器上，在机器振动时，在传感器工作频率范围内，线圈与磁铁相对运动、切割磁力线，在线圈内产生感应电压，该电压值正比于振动速度值。与二次仪表相配接，即可显示振动速度或位移量的大小。也可以输送到其它二次仪表或交流电压表

6、进行测量。实物：振动速度传感器26动圈式NS永久磁铁线圈弹簧27动圈式演示28动圈式振动传感器结构弹簧片阻尼杯磁钢芯轴壳体线圈引线291—弹簧 ;2—壳体; 3—阻尼环;4—磁钢;5—线圈;6—芯轴在测振时，传感器固定或紧压于被测物体，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组成惯性系统的质量块并在磁场中运动。动圈式传感器结构：301—顶杆 2—弹簧片 3—磁钢4—线圈 5—引出线 6—壳体用途：用来测量振动系统中两部件之间的相对振动速度。直接式振动传感器连接方式：壳

7、体固定于一部件上，线圈与顶杆相对固定，而顶杆与另一部件相接触，依靠弹簧片回复原位。当两部件相对运动时，使线圈与磁钢产生相对运动，产生相应的电动势。31§7.3设计基础磁电传感器的基本组成磁铁设计材料（永磁合金）尺寸工作点磁路系统线圈永久磁铁导磁壳体弹簧阻尼器32一、材料选择低剩磁Br、高矫顽力Hc材料：镍铬合金、铁氧体，适用于磁路短、工作气隙大的情况，能得到较大的气隙磁感应强度，传感器磁场稳定。高剩磁Br、低矫顽力Hc材料：镍钢、钴钢、铬钢，适用于磁路长、工作气隙小的情况，能得到较大的气隙磁感应强度

8、，结构为细长，传感器磁场不稳定。33二、磁路计算矫顽力Hc：剩余磁感应强度Br：最大磁能积(BH)m：HBBrHc34永久磁铁的工作点HB0ABDO’确定原则：使永久磁铁尽可能工作在最大磁能积上，此时磁铁体积最小。磁导线35永久磁铁的尺寸由工作点D（B、H）值计算磁铁尺寸：由磁通连续性定理：SNδ磁路基尔霍夫第一定律：36永久磁铁的尺寸磁路工作点的正切角为：在确定好磁铁的截面积后，可以确定磁铁的长度。37永久磁铁的尺寸磁铁的体积：38工作气隙设计1）保证线圈窗口面积容