第6章磁电传感器

第6章磁电传感器特点：1．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，即是一种有源传感器，故有时也称作电动式或感应式传感器。2．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，故应用较普遍。3．有较大的输出功率，故配用电路较简单。4．零位及性能稳定。5．工作频带一般为10~1000Hz。根据这一原理式，我们可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，来构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。电磁感应定律：1、当N匝线圈在均恒磁场内运动时，若设穿过线圈的磁通为φ，则线圈内的感应电动势e与磁通变化率有如下关系：当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为第一节磁电式传感器原理-+变磁通式结构(a)旋转型（变磁阻）；(b)平移型（变气隙）

1、变磁通式结构（又称变磁阻式结构）（1）测旋转角速度（旋转型）1为永久磁铁(俗称磁钢)；2为磁轭；3为动铁心(衔铁)；4为线圈；5为气隙第二节磁电传感器结构和应用动铁心恒定角速度ω，线圈截面积A，磁路磁通密度之差为由式可知采用测频ω或测幅的方法可测速度。(下图)则开磁路变磁阻式转速传感器闭磁路变磁阻式转速传感器（2）平移型（测振动速度）与变气隙式电感传感器相似。通过适当的设计可使e与振动速度成线性关系。转速-脉冲变换电路转速-脉冲变换过程：感应电势由VD1管削去负半周，送至VT1进行放大，再经VT2组成的射极跟随器，送入由VT3和VT4组成的射极耦合触发器进行整形后，得到方波输出信号。变磁通式磁电传感器-转速传感器转速（r/min）齿数线圈永久磁铁NS感应脉冲计数器2、恒磁通式结构：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，因此其结构有两种：A、动圈式；B、动铁式。恒磁通式结构(a)动圈式；(b)动铁式

当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为式中B－气隙磁通密度v－线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度。l－气隙磁场中有效匝数为W的线圈总长度：（为每匝线圈长）传感器结构确定后，式中B、、W都为常数，则感应电势e仅与相对速度v有关，那么传感器的灵敏度为提高灵敏度方法：A．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B；B．增加l，即增加和W，但其受到体积和重量、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匀磁场内运动。

恒磁通式磁电传感器-动圈式输出线弹簧片线圈芯轴磁钢阻尼环壳体SNNS注意兰色可移动部分！输出：感应电动势----正比于机械振动。磁电式传感器的应用

Applications

一、测振传感器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。常用的测振传感器有：

1．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。1．动铁式振动速度传感器：动铁式磁电式振动传感器结构：将线圈组件(线圈及其骨架)与传感器壳体固定，永久磁铁(磁钢)用软弹簧支承。线圈组件包括一个线圈骨架和两个反接的螺管线圈。线圈骨架与磁钢套筒都起着电磁阻尼器的作用。壳体用磁性材料铬钢制成，其既是磁路的一部分，又起磁屏蔽作用。2．动圈式振动速度传感器：动圈式磁电式振动传感器结构：将传感器的磁钢与传感器壳体(软磁材料)固定，芯轴的一端固定着一个线圈，另一端固定一个圆筒形铜杯(阻尼杯)。惯性元件包括线圈组件、阻尼杯和芯轴，而不是磁钢。二、扭矩测量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。测扭矩时，需用两个传感器。四、磁电式力发生器与激振器：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，那么其输出量即为机械量。在惯性仪器——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