磁电传感器转速测量

1、转子实验台转子实验台- -磁电式转速传感器测量磁电式转速传感器测量 主要内容主要内容1. .传感器工作原理传感器工作原理2. .实验测量实验测量1. .传感器工作原理传感器工作原理 磁电式转速传感器是磁电式转速传感器是利用电利用电磁磁感应感应来测量物体转速的，属于非接来测量物体转速的，属于非接触式转速触式转速测量测量 根据根据法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律磁通量变化可以产生感应电动势，磁通量的变化可由磁铁与线圈磁通量变化可以产生感应电动势，磁通量的变化可由磁铁与线圈之间的相对变化和磁路中的磁阻变化引起，因此磁电式转速传感之间的相对变化和磁路中的磁阻变化引起，因此磁电式转速传感器分为器分为

2、变磁通式变磁通式和和恒磁通式恒磁通式两种结构型式。两种结构型式。 在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动久磁铁与线圈之间有相对运动线圈切割磁力线而产生。分为线圈切割磁力线而产生。分为两种形式，如图两种形式，如图2（a）、（）、（b）， 图图2 (a) 线圈不动，磁铁运动线圈不动，磁铁运动 (b) 线圈运动，磁铁不动线圈运动，磁铁不动感应电动势与线圈相对磁铁运动线速度或角速度正比感应电动势与线圈相对磁铁运动线速度或角速度正比 变磁通式结构中，永久磁铁与线圈均固定，动铁心的运动使气隙变磁通式结构中，

3、永久磁铁与线圈均固定，动铁心的运动使气隙和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势，因此和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势，因此又称变磁阻式结构，又分为开磁路与闭磁路两种结构，如图又称变磁阻式结构，又分为开磁路与闭磁路两种结构，如图1（a）、）、(b)。 图图1（a）开）开磁磁路路式式 (b)闭闭磁磁路路式式其中其中：1-永久磁铁永久磁铁 2-软磁铁软磁铁 3-感应线圈感应线圈 4-测量齿轮测量齿轮 5-内齿轮内齿轮 6-外外齿轮齿轮 7-转轴转轴显然，感应电势的频率与被测转速成正比。采用测频的方法可以显然，感应电势的频率与被测转速成正比。采用测频的方法可以得到输出电压

4、变化的的频率。得到输出电压变化的的频率。4321N S 实验台上的传感器属于开磁路变磁通式实验台上的传感器属于开磁路变磁通式开磁路变磁通式开磁路变磁通式: 线圈、线圈、 磁铁静止不动磁铁静止不动, 测量齿轮安装在被测旋测量齿轮安装在被测旋转体上转体上, 随之一起转动。每转动一个齿随之一起转动。每转动一个齿, 齿的凹凸引起磁路磁阻变齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次化一次, 磁通也就变化一次磁通也就变化一次,线圈中产生感应电势线圈中产生感应电势,其变化频率等于其变化频率等于被测转速与测量齿轮齿数的乘积。被测转速与测量齿轮齿数的乘积。4321N S磁电式转速传感器的输出是电压，而对于测量转速来说电压大小

5、磁电式转速传感器的输出是电压，而对于测量转速来说电压大小并没有太大意义，希望得到的只是电压变化的次数，即频率。并没有太大意义，希望得到的只是电压变化的次数，即频率。在在齿数确定的情况下，传感器线圈输出的电压频率正比于齿轮的转齿数确定的情况下，传感器线圈输出的电压频率正比于齿轮的转速，其关系速，其关系为为f=nz式中，式中，n 为为齿轮齿轮转速，转速，r/ s；z 为为齿轮齿轮的齿数的齿数，f 为磁电式传感器的为磁电式传感器的输出信号频率，输出信号频率，Hz 特点特点 磁电式转速传感器可用于表面有缝隙的物体转速测量，输出的信磁电式转速传感器可用于表面有缝隙的物体转速测量，输出的信号强，测量范围广

6、，号强，测量范围广，可以测可以测齿轮、曲轴、轮辐等部件齿轮、曲轴、轮辐等部件转速转速 有很好的抗干扰性能有很好的抗干扰性能，能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作 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，完全是靠电磁感应来实现测量全是靠电磁感应来实现测量 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和各种二次仪表搭配使用应用应用 气隙：气隙：气隙小气隙小，传感器，传感器输出信号峰值电压幅输出信号峰值电压幅值

7、就值就大大，利于，利于检检测测，但，但对被测件的制造精度与装配对被测件的制造精度与装配要求会要求会提高提高，增加，增加制造成制造成本；气隙大本；气隙大，对，对被测件的制造被测件的制造精度与精度与装配要求低装配要求低，但，但输出信输出信号峰值电压幅值就小号峰值电压幅值就小，不利于，不利于检测检测。因此，气隙。因此，气隙选择在选择在.为宜为宜。 激励件：激励件：应为导磁铁质材料应为导磁铁质材料。许多。许多应用场合应用场合，首选齿轮，首选齿轮为激为激励件励件，当然，当然可选其他形式可选其他形式，如，如键槽键槽、键、圆孔、键、圆孔等等2.实验测量实验测量实验台上传感器安装如图，测速齿轮一共有实验台上传

8、感器安装如图，测速齿轮一共有16个齿，齿轮每旋转个齿，齿轮每旋转一周输出电压变化一周输出电压变化16次，输出的信号经过处理可以得到电压的变化次，输出的信号经过处理可以得到电压的变化频率频率f，即每秒的电压变化次数，即每秒的电压变化次数,根据关系式根据关系式其中其中，f是频率，是频率，Hz，n是转速，是转速，r/min，可以可以求求出转速出转速n.测量系统测量系统测量齿轮测量齿轮磁电转速磁电转速传感器传感器放大整形放大整形转速仪显转速仪显示示n(转速）转速） ef 放大整形电路（集成在变送器内） 放大整形电路 变送器 传感器的输出信号是带干扰的非理想脉冲信号, 直接输入数字电路会产生较大误差, 因此信号转换电路的设计目的就是将转速传