第6章磁电传感器ppt课件

1、磁电式传感器的工作原理电磁感应原理磁电式传感器的工作原理电磁感应原理本章从我们已经学习过的电磁感应原理出发，本章从我们已经学习过的电磁感应原理出发，来认识和掌握利用电磁感应原理得出的磁电式来认识和掌握利用电磁感应原理得出的磁电式传感器，磁电式传感器是将输入运动速度转换传感器，磁电式传感器是将输入运动速度转换成电势输出的传感器。成电势输出的传感器。 第六章 磁电式传感器1不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，即是一种有源传感转换成易于测量的电信号，即是一种有源传感器，故有时也称作电动式或感应式传感器。器，故有时也称作电动式或感应式传感

2、器。2有双向转换特性，故利用其逆转换效应可构有双向转换特性，故利用其逆转换效应可构成力矩发生器和电磁激振器等，故应用较成力矩发生器和电磁激振器等，故应用较普遍。普遍。3有较大的输出功率，故配用电路较简单。有较大的输出功率，故配用电路较简单。4零位及性能稳定。零位及性能稳定。5工作频带一般为工作频带一般为101000Hz。 dtd/当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势电势e为为 sineNBLv deNdt 第一节第一节 磁电式传感器原理磁电式传感器原理dtdNesinBlvNesinBAe - -+ +ueivBle变磁通式结构变磁通式结

3、构(a)旋转型变磁阻）；旋转型变磁阻）；(b)平移型变气隙）平移型变气隙） 1为永久磁铁为永久磁铁(俗称磁钢俗称磁钢)；2为磁轭；为磁轭；3为动铁心为动铁心(衔铁衔铁)；4为线圈；为线圈；5为气隙为气隙第二节第二节 磁电传感器结构和应用磁电传感器结构和应用动铁心恒定角速度动铁心恒定角速度，线圈截面积，线圈截面积A，磁路磁通密度之差为，磁路磁通密度之差为由式可知采用测频由式可知采用测频或测幅的方法可测速度。或测幅的方法可测速度。(下列下列图图) minmaxBBB那么那么 tAWBe2cos开磁路变磁阻式转速传感器开磁路变磁阻式转速传感器闭磁路变磁阻式转速传感器闭磁路变磁阻式转速传感器与变气隙式

4、电感传感器相似。通过适当的设计可使与变气隙式电感传感器相似。通过适当的设计可使e与与振动速度成线性关系。振动速度成线性关系。 转速转速-脉冲变换电路脉冲变换电路变磁通式磁电传感器变磁通式磁电传感器- -转速传感器转速传感器)(60Hznzf转速转速r/min）齿数齿数线圈线圈永久永久磁铁磁铁N S感感应应脉脉冲冲计计数数器器此结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是此结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由永久磁铁与线圈之间有相对运动即线圈切割磁力由永久磁铁与线圈之间有相对运动即线圈切割磁力线而产生，其由两个主要部分组成：永久磁铁和线线而产生，其由两个主要部分组成：永久磁铁和线圈，因此其结构

5、有两种：圈，因此其结构有两种：A、动圈式；、动圈式；B、动铁式。、动铁式。 恒磁通式结构恒磁通式结构(a)动圈式；动圈式；(b)动铁式动铁式 当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势电势e为为 式中式中B气隙磁通密度气隙磁通密度 v线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度。线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度。 Blve l气隙磁场中有效匝数为气隙磁场中有效匝数为W的线圈总长度：的线圈总长度：（为每匝线圈长）（为每匝线圈长） Wllaal传感器结构确定后，式中传感器结构确定后，式中B、W都为常数，都为常数，则感应电势则感应电势e仅与相对速度仅与相对速

6、度v有关，那么传感器的有关，那么传感器的灵敏度为灵敏度为 alBlveS /A选用具有磁能积较大的永久磁铁和尽量小的选用具有磁能积较大的永久磁铁和尽量小的气隙长度，以提高气隙磁通密度气隙长度，以提高气隙磁通密度B；B增加增加l，即增加和，即增加和W，但其受到体积和重，但其受到体积和重量、内电阻及工作频率等因素的限制。量、内电阻及工作频率等因素的限制。C. 保证输出的线性度，则要保证线圈始终在均保证输出的线性度，则要保证线圈始终在均匀磁场内运动。匀磁场内运动。 al恒磁通式磁电传感器恒磁通式磁电传感器- -动圈式动圈式输出线输出线弹簧片弹簧片线圈线圈芯轴芯轴磁钢磁钢阻尼环阻尼环壳体壳体SNNS注

7、意兰色可移动部分！注意兰色可移动部分！输出：输出：感应电动势感应电动势-正比于机械振动。正比于机械振动。磁电式传感器的应用磁电式传感器的应用Applications 磁电式传感器主要用于振动测量。其中惯性式传感器不磁电式传感器主要用于振动测量。其中惯性式传感器不需要静止的基座作为参考基准，它直接安装在振动体上进行需要静止的基座作为参考基准，它直接安装在振动体上进行测量，因而在地面振动测量及机载振动监视系统中获得了广测量，因而在地面振动测量及机载振动监视系统中获得了广泛的应用。如航空发动机、各种大型电机、空气压缩机、机泛的应用。如航空发动机、各种大型电机、空气压缩机、机床、车辆、轨枕振动台、化工

8、设备、各种水、气管道、桥梁、床、车辆、轨枕振动台、化工设备、各种水、气管道、桥梁、高层建筑等，其振动监测与研究都可使用磁电式传感器。常高层建筑等，其振动监测与研究都可使用磁电式传感器。常用的测振传感器有用的测振传感器有 ：1动铁式振动传感器：惯性活动磁钢。动铁式振动传感器：惯性活动磁钢。2动圈式振动传感器：芯轴与线圈构成质量系统。动圈式振动传感器：芯轴与线圈构成质量系统。动铁式磁电式振动传感器动铁式磁电式振动传感器构造：构造：将线圈组件将线圈组件(线圈及其骨架线圈及其骨架)与传感器壳体固定，永久磁与传感器壳体固定，永久磁铁铁(磁钢磁钢)用软弹簧支承。用软弹簧支承。动圈式磁电式振动传感器动圈式磁

9、电式振动传感器构造：构造：将传感器的磁钢与传感器壳将传感器的磁钢与传感器壳体体(软磁材料软磁材料)固定，芯轴的固定，芯轴的一端固定着一个线圈，另一一端固定着一个线圈，另一端固定一个圆筒形铜杯端固定一个圆筒形铜杯(阻尼阻尼杯杯)。磁电式扭矩传感器磁电式扭矩传感器磁电式扭矩传感器属于变磁通式，由转子和定子组成。测扭磁电式扭矩传感器属于变磁通式，由转子和定子组成。测扭矩时，需用两个传感器。矩时，需用两个传感器。 磁电式涡轮流量传感器结构磁电式涡轮流量传感器结构磁电式涡轮流量计磁电式涡轮流量计(速度式流速度式流量计量计)，主要由壳体、导流器、，主要由壳体、导流器、涡轮、轴与轴承、磁电式信号涡轮、轴与轴承、磁电式信号检出器和前置放大器组成。检出器和前置放大器组成。磁电式传感器具用双向转换特性，其逆向功能同样可磁电式传感器具用双向转换特性，其逆向功能同样可以利用。如果给速度传感器的线圈输入电量，那么其以利用。如果给速度传感器的线圈输入电量，那么其输出量即为机械量。输出量即为机械量。在惯性仪器在惯性仪器陀螺仪与加速度计中广泛应用的动圈式陀螺仪与加速度计中广泛应用的动圈式或动铁式直流力矩器就是上述速度传感器的逆向应用。或动铁式直流力矩器就是上述速度传感器的逆向应用。它