第07章 磁電式傳感器 12頁.ppt

1、第7章 磁電式傳感器,7.1 磁電感應(yīng)式傳感器 7.2 霍爾式傳感器,7.1 磁電感應(yīng)式傳感器,磁電感應(yīng)式傳感器又稱磁電式傳感器， 是利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)量（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。它不需要輔助電源， 就能把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào)，是一種有源傳感器。 由于它輸出功率大， 且性能穩(wěn)定，具有一定的工作帶寬（101000 Hz），所以得到普遍應(yīng)用。,7.1.1 磁電感應(yīng)式傳感器工作原理 根據(jù)電磁感應(yīng)定律， 當(dāng)導(dǎo)體在穩(wěn)恒均勻磁場(chǎng)中，沿垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)為,(7-1),式中: B穩(wěn)恒均勻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度； l導(dǎo)體有效長度； v導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的

2、運(yùn)動(dòng)速度。,當(dāng)一個(gè)W匝線圈相對(duì)靜止地處于隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中時(shí)，設(shè)穿過線圈的磁通為，則線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢(shì)e與磁通變化率d/dt有如下關(guān)系：,根據(jù)以上原理，人們?cè)O(shè)計(jì)出兩種磁電式傳感器結(jié)構(gòu)：變磁通式和恒磁通式。變磁通式又稱為磁阻式， 圖7-1是變磁通式磁電傳感器，用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。,(7-2),圖7-1（a）為開磁路變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動(dòng)， 測(cè)量齒輪安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體上，隨被測(cè)體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒， 齒的凹凸引起磁路磁阻變化一次，磁通也就變化一次， 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其變化頻率等于被測(cè)轉(zhuǎn)速與測(cè)量齒輪上齒數(shù)的乘積。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出信號(hào)較小，且因高速軸上加裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜測(cè)量

3、高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。,圖7-1(b)為閉磁路變磁通式傳感器，它由裝在轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)齒輪和外齒輪、永久磁鐵和感應(yīng)線圈組成，內(nèi)外齒輪齒數(shù)相同。 當(dāng)轉(zhuǎn)軸連接到被測(cè)轉(zhuǎn)軸上時(shí)，外齒輪不動(dòng)，內(nèi)齒輪隨被測(cè)軸而轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)、外齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)使氣隙磁阻產(chǎn)生周期性變化，從而引起磁路中磁通的變化，使線圈內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 顯然， 感應(yīng)電勢(shì)的頻率與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比。,圖7-1 變磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)圖 (a) 開磁路； (b) 閉磁路,圖7-2 恒定磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 （a） 動(dòng)圈式； (b) 動(dòng)鐵式,磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場(chǎng)，磁路中的工作氣隙固定不變，因而氣隙中磁通也是恒定不變的。 其運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈（動(dòng)圈

4、式），也可以是磁鐵（動(dòng)鐵式），動(dòng)圈式（圖7-2（a）和動(dòng)鐵式（圖7-2(b)）的工作原理是完全相同的。 當(dāng)殼體隨被測(cè)振動(dòng)體一起振動(dòng)時(shí)，由于彈簧較軟，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量相對(duì)較大， 當(dāng)振動(dòng)頻率足夠高（遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率）時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件慣性很大，來不及隨振動(dòng)體一起振動(dòng)， 近乎靜止不動(dòng)，振動(dòng)能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度接近于振動(dòng)體振動(dòng)速度，磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線， 從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)為,(7-3),式中：B0工作氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度； l每匝線圈平均長度； W線圈在工作氣隙磁場(chǎng)中的匝數(shù)； v相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。,7.1.2 磁電感應(yīng)式傳感器基本特性 當(dāng)測(cè)量電路接入磁電傳感器電路時(shí)，如圖7-3所示，磁電傳感器的輸出電流Io為,（7-4),式中： Rf測(cè)量電路輸入電阻； R線圈等效電阻。,傳感器的電流靈敏度為,（7-5),而傳感器的輸出電壓和電壓靈敏度分別為,(7-6),(7-7