磁电式传感器.doc

HEFEI UNIVERSITY自动检测技术课程报告系别 电子信息与电气工程系 专业 自动化 班 级 1班 学 号 0905076009 0905076017 姓名 杭小光 陈征北 指导 老师 储忠 完成 时间 2011-11-30 磁电式传感器前言： 磁电式传感器又称感应式传感器、电动式传感器，它把被测物理量的变化转变为感应电动势，是一种机械能 电能的变换型传感器。它不需要外部供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围(一般为101000Hz)，适用于振动、转速、扭矩等测量.磁电式传感器是由电磁感应原理制成的，根据法拉第电磁感应定律：无论任何原因使通过回路面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率的负值成正比。具有N匝的线圈感应电动势e为e= -Nd/dt ，式中，为线圈的磁通，常用单位为Wb；N为线圈匝数。发展现状： 根据工作原理不同，磁电感应式传感器可分为恒定磁通式和变磁通式，其中变磁通式又有动圈式和动铁式两种，而目前次电式传感器主要应用于测速当中。在国内，目前比较有名的是由上海航振仪器仪表有限公司的HZ-60磁电转速传感器，HZ-60磁电转速传感器，能将转角位移转换成电信号供计数器计数，只要非接触就能测量各种导磁材料如：如齿轮、叶轮、带孔（或槽、螺钉）圆盘的转速及线速度。传感器具有：体积小、结实可靠、寿命长、不需电源和润滑油等优点，与一般二次仪表均可配用。 输出波形：近似正弦波（50r/min时）。输出信号幅值：50r/min时300 传感器铁芯和被测齿轮齿顶间隙0.51.2mm，被测齿轮模数：m = 2，齿轮 ：Z = 60，材料：电工钢，信号幅值大小，与转速成正比，与铁芯和齿顶间隙的大小成反比；测量范围：505000Hz；使用时间：连续使用；工作环境：温度 -20+60 -20+160（特殊定做）；输出形式：X12K4P四芯插头；外形尺寸：外径M161；M181.5总长80mm，超长需定做。重量：约120g（不计输出导线）。在磁电式传感器的发展上面国内外的差别并不大，而且磁电式传感器主要是应用于发动机的转速测量。应用分析： 磁电式传感器主要是应用于发动机的转速测量，所以本次以发动机转速测量来分析。汽轮发电机组的振动是机组安全与经济运行的重要指标，高参数、大容量的机组通常都同时将垂直和水平向振动作为汽轮发电机组跳闸保护参数.目前浙江省内各电厂使用的汽轮发电机组振动监测设备多为美国本特利、瑞士VB一600和德国菲力浦的产品，少数使用日本产品，风机则部份使用了国内产品。多数振动传感器的计量检定结果性能比较稳定投入运行后能正确反映机组的振动变化，但有少数性能不稳定，或因校验、安装、使用不当导致运行中发生异常，影响机组正常运行，甚至导致机组跳闸.磁电式转速传感器是以磁电感应为基本原理来实现转速测量的。磁电式转速传感器由铁芯、磁钢、感应线圈等部件组成的，测量对象转动时，转速传感器的线圈会产生磁力线，齿轮转动会切割磁力线，磁路由于磁阻变化，在感应线圈内产生电动势。磁电式转速传感器的感应电势产生的电压大小，和被测对象转速有关，被测物体的转速越快输出的电压也就越大，也就是说输出电压和转速成正比。但是在被测物体的转速超过磁电式转速传感器的测量范围时，磁路损耗会过大，使得输出电势饱甚至是锐减。其结构示意图为右所示。工作原理为，传感器由永久磁钢产生恒定的直流磁场，软弹簧一端与测量线圈连接，另一端与外壳连接。传感器紧固在汽轮发电机组轴承盖上并随轴承座起振动时，永久磁钢和外壳随被测物体同时上下振动，由于测量线圈有软弹簧支撑，保持相对静止不动，这样测量线圈切割磁力线产生感应电动势，该电动势与机组的振动速度成正比。工作特点是传感器工作频率范围为51 000 Hz，在使用频率范围内能输出较强的电压信号，且不易受电磁场和声场的干扰，测量电路较简单，传感器输出信号与电缆长度没有特定的要求。这种磁电式速度传感器常有电缆绝缘层开裂现象，原因是就地电缆因环境温度高或接触油后老化以及大修装卸时不注意的磨损而引起，导致绝缘下降或多点接地。多点接地在不同的地网间会产生电势差，在屏蔽层产生环流，叠加在信号上会引起模拟量波动或突变，对测量系统产生干扰。所以掌握磁电式速度传感器的工作原理和正确的检定、安装、使用方法，是保证TSI系统可靠运行的前提和及时正确判断机组振动异常原因的基础。为保证机组安全、稳定运行，应对TSI系统定期白查、按周期检定，及时消除缺陷并建立考评制度。配置必要的易损备品备件，损坏时能及时更换，确保TSI系统能正常工作。发展趋势： 磁电式转速传感器的工作方式决定了它有很强的抗干扰性，能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作。磁电式转速传感器输出的信号强，测量范围广，齿轮、曲轴、轮辐等部件，及表面有缝隙的转动体都可测量。磁电式转速传感器的工作维护成本较低，运行过程无需供电，完全是靠磁电感应来实现测量，同时磁电式转速传感器的运转也不需要机械动作，无需润滑。磁电式转速传感器的结构紧凑、体积小巧、安装使用方便，可以和各种二次仪表搭配使用。所以未来磁电式传感器还将会广泛的应用，尤其是应用于发动机测速和出租车计价器中。参考文献：1、 贾伯年传感器技术M】南京：东南大学出版社，20002、 马西秦. 自动检测技术. 北京： 机械工业出版社，20083、 网页 /ProductShow.asp?ID=19 4、 刘敏 磁电式速度传感器的使用和运行分析 浙江电力 2011年第2期5、 百