測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)課件北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院第08章 磁電式傳感器

1、北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制第八章第八章 磁電式傳感器磁電式傳感器 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器 1、工作原理工作原理 2、基本類型、基本類型 3、工程應(yīng)用、工程應(yīng)用 霍爾式傳感器霍爾式傳感器 1、工作原理、工作原理 2、霍爾元件應(yīng)用、霍爾元件應(yīng)用本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制磁電式傳感器是把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)

2、磁電式傳感器是把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種轉(zhuǎn)換器。勢(shì)的一種轉(zhuǎn)換器。tWedd感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為為磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁阻、線圈運(yùn)動(dòng)速度有磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁阻、線圈運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 WBSeWBlveW：匝數(shù)：匝數(shù) ：磁通：磁通 e：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) l：線圈導(dǎo)線長(zhǎng)度：線圈導(dǎo)線長(zhǎng)度B：磁場(chǎng)氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度：磁場(chǎng)氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度v=dx/dt：線圈：線圈/磁鐵相對(duì)運(yùn)動(dòng)線速度磁鐵相對(duì)運(yùn)動(dòng)線速度d/dt：線圈：線圈/磁鐵相對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度磁鐵相對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度線圈直線運(yùn)動(dòng)并切割磁力線線圈

3、直線運(yùn)動(dòng)并切割磁力線線圈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并切割磁力線線圈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并切割磁力線8.1.1 磁電感應(yīng)傳感器工作原理磁電感應(yīng)傳感器工作原理北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制動(dòng)圈式變磁通式動(dòng)鐵式閉磁路開磁路恒磁通式角速度型線速度型磁電感應(yīng)式傳感器8.1.2 磁電感應(yīng)傳感器基本類型磁電感應(yīng)傳感器基本類型北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制恒磁通式恒磁通式( (動(dòng)圈式動(dòng)圈式) )8.1.2 磁電感應(yīng)傳感器基本類型磁電感應(yīng)傳感器基本類型北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制恒磁通式恒磁

4、通式(動(dòng)圈式動(dòng)圈式)8.1.2 磁電感應(yīng)傳感器基本類型磁電感應(yīng)傳感器基本類型北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制恒磁通式恒磁通式(動(dòng)鐵式動(dòng)鐵式)8.1.2 磁電感應(yīng)傳感器基本類型磁電感應(yīng)傳感器基本類型北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制變磁通式變磁通式（開磁路）（開磁路）8.1.2 磁電感應(yīng)傳感器基本類型磁電感應(yīng)傳感器基本類型北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制變磁通式變磁通式(開磁路、閉磁路開磁路、閉磁路)（a）開磁路）開磁路（b）閉磁路）閉磁路1-永久磁鐵永久

5、磁鐵 2-軟磁鐵軟磁鐵 3-感應(yīng)線圈感應(yīng)線圈 4-測(cè)量齒輪測(cè)量齒輪 5-內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪 6-外齒輪外齒輪 7-轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸8.1.2 磁電感應(yīng)傳感器基本類型磁電感應(yīng)傳感器基本類型北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制變磁通式變磁通式(開磁路、閉磁路開磁路、閉磁路)8.1.2 磁電感應(yīng)傳感器基本類型磁電感應(yīng)傳感器基本類型北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制1u2uu齒形圓盤齒形圓盤線圈線圈永久磁鐵永久磁鐵鐵芯鐵芯磁電式扭矩傳感器工作原理磁電式扭矩傳感器工作原理磁電式傳感器結(jié)構(gòu)圖磁電式傳感器結(jié)構(gòu)圖8.1.3 磁電感應(yīng)傳

6、感器的應(yīng)用磁電感應(yīng)傳感器的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制動(dòng)圈式傳感器動(dòng)圈式傳感器 線速度型 8.1.3 磁電感應(yīng)傳感器的應(yīng)用磁電感應(yīng)傳感器的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制角速度型角速度型測(cè)速電機(jī)測(cè)速電機(jī)8.1.3 磁電感應(yīng)傳感器的應(yīng)用磁電感應(yīng)傳感器的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制磁阻式傳感器磁阻式傳感器 磁電式車速傳感器磁電式車速傳感器N8.1.3 磁電感應(yīng)傳感器的應(yīng)用磁電感應(yīng)傳感器的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永

7、永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制cosIBKVHH 金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 8.2.1霍爾元件工作原理霍爾元件工作原理霍爾元件霍爾元件北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制霍爾元件由霍爾片、四根引線和殼體組成霍爾元件由霍爾片、四根引線和殼體組成8.2.1霍爾元件工作原理霍爾元件工作原理北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制

8、胥永剛制 用作終端位置開關(guān)，用于無(wú)接觸地監(jiān)測(cè)機(jī)器部件用作終端位置開關(guān)，用于無(wú)接觸地監(jiān)測(cè)機(jī)器部件的位置。的位置。 霍爾傳感器測(cè)量物體位置霍爾傳感器測(cè)量物體位置 8.2.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用霍爾效應(yīng)的應(yīng)用位置測(cè)量位置測(cè)量北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制霍爾元件霍爾元件霍爾元件霍爾元件霍爾元件霍爾元件NSNSNSNSNSxxxxxx（a）（b）（c）8.2.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用霍爾效應(yīng)的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制8.2.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用霍爾效應(yīng)的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥

9、胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制 轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量-測(cè)量齒輪的轉(zhuǎn)速。測(cè)量齒輪的轉(zhuǎn)速。 霍爾效應(yīng)齒輪測(cè)速傳感器霍爾效應(yīng)齒輪測(cè)速傳感器 8.2.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用霍爾效應(yīng)的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制測(cè)轉(zhuǎn)角：測(cè)轉(zhuǎn)角：8.2.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用霍爾效應(yīng)的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制 測(cè)量位移，力，加速度等參量測(cè)量位移，力，加速度等參量。 鋼絲繩斷絲檢測(cè)。鋼絲繩斷絲檢測(cè)。HV霍爾效應(yīng)鋼絲繩斷絲檢測(cè)裝置霍爾效應(yīng)鋼絲繩斷絲檢測(cè)裝置 放大放大A/D濾波濾波短絲信號(hào)短絲信號(hào)霍爾元件霍爾元件股波信號(hào)股波信號(hào)鋼絲

10、繩鋼絲繩計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)永久磁鐵永久磁鐵LHV8.2.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用霍爾效應(yīng)的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制電流傳感器電流傳感器 當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)線時(shí)，將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)線時(shí)，將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場(chǎng)可以場(chǎng)大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場(chǎng)可以通過(guò)軟磁材料來(lái)聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)軟磁材料來(lái)聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)。8.2.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用霍爾效應(yīng)的應(yīng)用北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院胥胥永永剛剛胥胥永永剛剛胥永剛制胥永剛制鐵磁材料裂紋檢測(cè)鐵磁材料裂紋檢測(cè) NS8.2.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用霍爾效應(yīng)的