第07章 磁電式傳感器 12頁.ppt

1、第7章 磁電式傳感器,7.1 磁電感應式傳感器 7.2 霍爾式傳感器,7.1 磁電感應式傳感器,磁電感應式傳感器又稱磁電式傳感器， 是利用電磁感應原理將被測量（如振動、位移、轉速等）轉換成電信號的一種傳感器。它不需要輔助電源， 就能把被測對象的機械量轉換成易于測量的電信號，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），所以得到普遍應用。,7.1.1 磁電感應式傳感器工作原理 根據(jù)電磁感應定律， 當導體在穩(wěn)恒均勻磁場中，沿垂直磁場方向運動時，導體內(nèi)產(chǎn)生的感應電勢為,(7-1),式中: B穩(wěn)恒均勻磁場的磁感應強度； l導體有效長度； v導體相對磁場的

2、運動速度。,當一個W匝線圈相對靜止地處于隨時間變化的磁場中時，設穿過線圈的磁通為，則線圈內(nèi)的感應電勢e與磁通變化率d/dt有如下關系：,根據(jù)以上原理，人們設計出兩種磁電式傳感器結構：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，用來測量旋轉物體的角速度。,(7-2),圖7-1（a）為開磁路變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動， 測量齒輪安裝在被測旋轉體上，隨被測體一起轉動。每轉動一個齒， 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)生感應電勢，其變化頻率等于被測轉速與測量齒輪上齒數(shù)的乘積。這種傳感器結構簡單，但輸出信號較小，且因高速軸上加裝齒輪較危險而不宜測量

3、高轉速的場合。,圖7-1(b)為閉磁路變磁通式傳感器，它由裝在轉軸上的內(nèi)齒輪和外齒輪、永久磁鐵和感應線圈組成，內(nèi)外齒輪齒數(shù)相同。 當轉軸連接到被測轉軸上時，外齒輪不動，內(nèi)齒輪隨被測軸而轉動，內(nèi)、外齒輪的相對轉動使氣隙磁阻產(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電動勢。 顯然， 感應電勢的頻率與被測轉速成正比。,圖7-1 變磁通式磁電傳感器結構圖 (a) 開磁路； (b) 閉磁路,圖7-2 恒定磁通式磁電傳感器結構原理圖 （a） 動圈式； (b) 動鐵式,磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場，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。 其運動部件可以是線圈（動圈

4、式），也可以是磁鐵（動鐵式），動圈式（圖7-2（a）和動鐵式（圖7-2(b)）的工作原理是完全相同的。 當殼體隨被測振動體一起振動時，由于彈簧較軟，運動部件質(zhì)量相對較大， 當振動頻率足夠高（遠大于傳感器固有頻率）時，運動部件慣性很大，來不及隨振動體一起振動， 近乎靜止不動，振動能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與線圈之間的相對運動速度接近于振動體振動速度，磁鐵與線圈的相對運動切割磁力線， 從而產(chǎn)生感應電勢為,(7-3),式中：B0工作氣隙磁感應強度； l每匝線圈平均長度； W線圈在工作氣隙磁場中的匝數(shù)； v相對運動速度。,7.1.2 磁電感應式傳感器基本特性 當測量電路接入磁電傳感器電路時，如圖7-3所示，磁電傳感器的輸出電流Io為,（7-4),式中： Rf測量電路輸入電阻； 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