檢測(cè)技術(shù)與海洋智能儀器：磁電式傳感器

1、磁電式傳感器引文 磁電式傳感器又稱為感應(yīng)式傳感器或電動(dòng)式傳感器，它是利用電磁感應(yīng)原理將運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出的傳感器。 它的工作不需要供電電源，而是直接從被測(cè)物體吸收機(jī)械能量并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，是一種典型的有源傳感器。 由于它的輸出功率較大，且性能穩(wěn)定，又具有一定的工作帶寬（一般為10Hz1000Hz），所以獲得了較普遍的應(yīng)用。Lets go!磁電式傳感器基本原理組 成結(jié)構(gòu)類型測(cè)量電路基本原理 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，N匝線圈若每匝通過(guò)相同的變化的磁通量，則整個(gè)線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量的變化可以通過(guò)很多辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如磁鐵與線圈之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；磁路中磁阻的

2、變化；恒定磁場(chǎng)中線圈面積的變化等等，因此可以制成不同類型的磁電式傳感器。組 成磁電感應(yīng)式傳感器基本上由以下三部分組成：（1）磁路系統(tǒng)，它產(chǎn)生一個(gè)恒定的直流磁場(chǎng)，為了減 小傳感器體積，一般采用永久磁鐵；（2）線圈，它與磁鐵中的磁通相交鏈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；（3）運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它感受被測(cè)體的運(yùn)動(dòng)使線圈磁通發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)類型磁電感應(yīng)式傳感器有兩種類型結(jié)構(gòu)：恒磁通式變磁通式變磁通式(1)如右圖所示，結(jié)構(gòu)和變氣隙式電感傳感器相似，但線圈是繞在永久磁鐵上，通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)可使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與銜鐵相對(duì)于磁鋼的振動(dòng)速度成線性關(guān)系，從而可以用于振動(dòng)速度的測(cè)量。1永久磁鐵 3動(dòng)鐵心4線圈 5氣隙與變氣隙式電感傳感器的比較與變氣

3、隙式電感傳感器的比較1永久磁鐵 3動(dòng)鐵心4線圈 5氣隙變磁通式磁電式傳感器變氣隙式自感傳感器1線圈 2鐵心 3銜鐵？NO!Why?變氣隙式自感傳感器可以用來(lái)測(cè)量靜態(tài)位移磁電感應(yīng)式傳感器雖然配用積分電路可以測(cè)量位移，但它只能測(cè)位移隨時(shí)間的變化即動(dòng)態(tài)位移。變磁通式(2)1永久磁鐵 2磁軛3動(dòng)鐵心 4線圈 5氣隙如右圖所示，設(shè)橢圓形動(dòng)鐵心3旋轉(zhuǎn)的恒定角速度為，線圈截面積為A，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：結(jié)論：e的幅值正比于鐵心的轉(zhuǎn)速，而變化率為的2倍，因此采用測(cè)頻或測(cè)幅的方法都可以測(cè)得鐵心的平均轉(zhuǎn)速。恒磁通式 在恒磁通式結(jié)構(gòu)中，工作氣隙中的磁阻恒定，感應(yīng)電勢(shì)是由于永久磁鐵與線圈之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)線圈切割磁力線而產(chǎn)生

4、的。 有兩種結(jié)構(gòu)形式：動(dòng)鐵式動(dòng)圈式動(dòng)鐵式 動(dòng)鐵式是指線圈不動(dòng)，磁鐵運(yùn)動(dòng)，從而切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如下圖（a）所示：動(dòng)圈式 動(dòng)圈式是指磁鐵不動(dòng)，線圈運(yùn)動(dòng)，從而切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如右圖所示：動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為普遍！線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)與線圈相對(duì)磁鐵運(yùn)動(dòng)的線速度或角速度成正比：B氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，以Wb/m2計(jì)；l線圈導(dǎo)線總長(zhǎng)度，以m計(jì)；S線圈所包圍的面積，以m2計(jì)； v線圈和磁鐵間相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的速度，以m/s計(jì)；線圈和磁鐵間相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度，以rad/s計(jì)；運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向間夾角，在大多數(shù)情況下90，sin1測(cè)量電路 磁電式傳感器直接輸出感應(yīng)電勢(shì)，所以任何具有一定工作頻帶的電壓表或示波器都可采用，并且由于磁電式傳感器通常具有較高的靈敏度，所以一般不需要高增益放