《传感器技术与应用》课件-6.1磁电感应式传感器

传感器技术与应用6.1磁电感应式传感器

电感式传感器是把被测量转换成电感量(自感、互感）的变化；磁电式传感器是将被测量转换为磁场变化，引起电动势输出变化。磁电式传感器霍尔开关磁电感应式速度传感器基于巨磁电阻效应的iGMR传感器磁电式传感器是利用电磁感应原理，通过检测磁场的变化将运动的速度、位移、振动等物理量（机械能）转换成线圈中的感应电动势（电量）输出。是典型的有源传感器。导体和磁场发生相对运动时，在导体两端有感应电动势输出，磁电感应式传感器工作时不需要外加电源，可直接将被测物体的机械能转换为电量输出。机械能磁电式传感器电量磁电式传感器磁电式结构：传感器由磁钢、线圈、弹簧、阻尼器和壳体等组成，是典型的二阶惯性系统。恒磁通式6.1.1磁电感应式传感器结构、原理根据原理有两种磁电感应式传感器：

恒磁通式:恒定磁场，运动部件是线圈也可以是磁铁。

变磁通式:线圈、磁铁静止不动，转动物体引起磁阻、磁通变化。（a）开磁路（b）闭磁路变磁通式恒磁通式传感器通常用做机械振动测量。动钢型动圈型恒磁通式测振动振动传感器结构大体分两种:①动圈型

永久磁铁与壳固定

②动钢型

线圈与壳体固定6.1.1磁电感应式传感器结构、原理这种惯性式传感器，不需要静止的参考基准，直接安装在被测体上，工作时传感器不需要加电压；线圈随被测物体运动，直接将机械能转换为电能输出，是典型的发电型传感器。1-弹簧片2-阻尼环3-磁铁4-铝支架5-芯轴

6-线圈7-壳体

8-引线动圈式振动速度传感器6.1.1磁电感应式传感器结构、原理变磁通式又称为变磁阻式，线圈、磁铁静止不动，测转速时,转动物体（齿轮的凹凸）引起磁阻或磁通变化。（a）开磁路（b）闭磁路6.1.1磁电感应式传感器结构、原理根据电磁感应定律，线圈在磁场中运动切割磁力线，线圈内产生感应电动势的大小与穿过线圈磁通变化率有关。

式中：B磁感应强度，N线圈匝数，

L每匝线圈长度，V运动速度线圈绕组中的感应电势与磁场强度、线圈的匝数、圈数及运动速度有关，感应电动势可以表示为：6.1.1磁电感应式传感器结构、原理灵敏度

为常数

对于结构确定的磁电式传感器，输出正比于振动速度实际输出特性（灵敏度）是不线性的，偏离的原因：振动传感器输出特性超过弹性形变范围输出出现饱和6.1.2磁电感应式传感器基本特性当振动速度很小时（υ<υa），惯性力不足以克服传

感器活动部件的静摩擦力，因此线圈与磁铁不存在相对运动，因此无输出；当υ＞υa超过υb时，惯性力克服静摩擦力，有相对运动，但摩擦阻尼使输出特性非线性；当速度超过υb到达υc时惯性太大超过弹性形变范围，输出出现饱和；这种传感器的输出在很小和很大情况下是非线性的，但实际的工作范围较大，实用性较强。信号输出经测量电路转换可获得位移和加速度磁电传感器根本上是速度传感器，磁铁与线圈之间相对运动时，能量全被弹簧吸收，磁路线圈切割磁力线产生于正比速度的感应电动势，由此输出可直接获得速度信号。永久磁铁与线圈间的相对位移十分接近振动体的绝对位移，相对运动速度就接近振动体的振动速度。6.1.3测量电路

直接输出电动势，测量速度信号；

接入积分电路可测量位移信号；

接入微分电路可测量加速度信号。1.磁电式扭距传感器6.1.4应用圆盘齿引起磁通量变化，在线圈中感应出交流电压；当扭距作用在转轴上时，两个磁电传感器输出的感应电压u1、u2存在相位差，相差与扭距的扭转角成正比，传感器可以将扭距引起的扭转角转换成相位差的电信号。转轴测量电路磁电传感器1磁电传感器2齿型转盘u1u2uωt信号频率=转数×齿数2.磁电式转速传感器

磁电转速传感器的工作方式转速的单位是转/分钟，所以要再乘以60，才是转速数据，即nz=60×f/N6.1.4应用使探头对准测速齿轮的中部，调节探头与齿顶的距离为1mm。测得的传感器输出信号脉冲的频率就可以计算出测速齿轮的转速。设齿轮齿数为N，脉冲频率为f，转速为：n=f/N在使用60齿的发讯齿轮时就可以得到一个简单的转速公式n=f，可用频率计测量转速。这就是在工业中转速测量中齿轮多为60齿的原因。总结与思考总结