《传感器与检测技术》课件-3.2磁电传感器

《传感器与检测技术》磁电传感器磁电传感器Co

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01磁电传感器的工作原理02磁电传感器的测量电路03磁电传感器的应用01SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY磁电传感器的工作原理一、磁电传感器的工作原理

磁电式传感器--通过电磁感应原理将被测量（如振动、转速、扭矩)转换成电势信号。

利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电势:属于机-电能量变换型传感器优点:

不需要供电电源，电路简单性能稳定，输出阻抗小一、磁电传感器的工作原理

根据电磁感应原理，N匝线圈在磁场中作切割磁力线运动或线圈所在磁场的磁通发生变化时，线圈中所产生的感应电动势ε为:

当线圈垂直于磁场方向运动时，若以线圈相对磁场运动的速度V

或角速度ω表示，则上式可写成:一、磁电传感器的工作原理传感器有动圈式、动磁铁式和变磁阻式等类型恒磁通式变磁通式·磁通变化使线圈处于磁场中对磁场作切割磁力线相对运动或者使磁路中的磁阻发生变化一、磁电传感器的工作原理1.恒磁通式传感器

在测量过程中，传感器的线圈部分相对于永磁体位置发生变化而实现测量，线圈与软弹簧片固定在一起，永磁体与传感器壳体固定在一起。当把传感器与被测振动物体绑定在一起，壳体便随着振动物体一起振动。

当被测振动物体的振动频率足够高时，运动部件会由于惯性很大而来不及与物体一起振动，几乎静止不动，于是永磁体与线圈之间的相对运动速度近似于振动物体的振动速度，这样一来，线圈与磁体的相对运动使线圈中产生感应电动势。一、磁电传感器的工作原理图1恒磁通式结构

(a)动圈式;(b)动铁式一、磁电传感器的工作原理2.变磁通式传感器

变磁通式传感器主要是通过改变磁路的磁通大小来进行测量的。1是被测旋转轴齿形铁芯2与软铁4相对，3是线圈，永磁体5通过软铁4与2构成磁路。被测旋转体转动时，齿轮凸凹部分与软铁间的间隙大小不断发生变化，从而使线圈中的磁通不断变化，线圈中则产生感应电动势信号。图2

变磁通式传感器结构原理图02SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY磁电传感器的测量电路二、磁电传感器的测量电路

磁电式传感器可以直接输出感应电动势信号，磁电式传感器只适用于动态测量，可直接测量振动物体的速度或旋转体的角速度。如果在测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。图3所示是磁电式传感器一般测量电路方框图。图3磁电式传感器一般测量电路方框图03SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY磁电传感器的应用三、磁电传感器的应用1.磁电感应式转速传感器

图中齿形圆盘2与转轴1固紧。转子2和软铁4、定子5均用软铁制成，它们和永磁体3组成磁路系统。转子2和定子5的环形端面上都均匀地分布着齿和槽，两者的齿、槽数对应相等。图4磁电感应式转速传感器三、磁电传感器的应用

测量转速时，传感器的转轴1与被测物体转轴相连接，因而带动转子2转动。当转子2的齿与定子5的齿相对时，气隙最小，磁路系统中的磁通最大。而磁与槽相对时，气隙最大，磁通最小。因此当转子2转动时磁通就周期性地变化，从而在线圈3中感应出近似正弦波的电压信号，其频率与转速成正比例关系。图4磁电感应式转速传感器三、磁电传感器的应用2.磁电感应式扭矩传感器

在驱动源和负载之间的扭转轴的两侧安装有齿形圆盘，它们旁边装有相应的两个磁电感应式传感器。它由永久磁铁、线圈和铁芯组成。

永久磁铁产生的磁通与齿形圆盘交链，当齿形圆盘旋转时，圆盘齿凸四引起磁路气隙的变化，于是磁通量也发生变化，在线圈中产生出交流电压，其频率等于圆盘上齿数与转速的乘积。图5磁电式扭矩传感器工作原理图三、磁电传感器的应用

当被测转轴有扭矩作用时，轴的两端产生扭角，两个传感器就输出一定附加相位差的感应电压U1和U2，这