磁电式传感器原理8.ppt

1、第7章 磁电式传感器,7.1 磁电感应式传感器 7.2 霍尔式传感器,7.1 磁电感应式传感器,磁电感应式传感器又称磁电式传感器， 是利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。它不需要辅助电源， 就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。 由于它输出功率大， 且性能稳定，具有一定的工作带宽（101000 Hz），所以得到普遍应用。,7.1.1 磁电感应式传感器工作原理 根据电磁感应定律， 当导体在稳恒均匀磁场中，沿垂直磁场方向运动时，导体内产生的感应电势为,(7-1),式中: B稳恒均匀磁场的磁感应强度； l导体有效长度； v导体相对磁场的

2、运动速度。,当一个W匝线圈相对静止地处于随时间变化的磁场中时，设穿过线圈的磁通为，则线圈内的感应电势e与磁通变化率d/dt有如下关系：,根据以上原理，人们设计出两种磁电式传感器结构：变磁通式和恒磁通式。变磁通式又称为磁阻式， 图7-1是变磁通式磁电传感器，用来测量旋转物体的角速度。,(7-2),图7-1（a）为开磁路变磁通式：线圈、磁铁静止不动， 测量齿轮安装在被测旋转体上，随被测体一起转动。每转动一个齿， 齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次， 线圈中产生感应电势，其变化频率等于被测转速与测量齿轮上齿数的乘积。这种传感器结构简单，但输出信号较小，且因高速轴上加装齿轮较危险而不宜测量

3、高转速的场合。,图7-1(b)为闭磁路变磁通式传感器，它由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、永久磁铁和感应线圈组成，内外齿轮齿数相同。 当转轴连接到被测转轴上时，外齿轮不动，内齿轮随被测轴而转动，内、外齿轮的相对转动使气隙磁阻产生周期性变化，从而引起磁路中磁通的变化，使线圈内产生周期性变化的感应电动势。 显然， 感应电势的频率与被测转速成正比。,图7-1 变磁通式磁电传感器结构图 (a) 开磁路； (b) 闭磁路,图7-2 恒定磁通式磁电传感器结构原理图 （a） 动圈式； (b) 动铁式,磁路系统产生恒定的直流磁场，磁路中的工作气隙固定不变，因而气隙中磁通也是恒定不变的。 其运动部件可以是线圈（动圈

4、式），也可以是磁铁（动铁式），动圈式（图7-2（a）和动铁式（图7-2(b)）的工作原理是完全相同的。 当壳体随被测振动体一起振动时，由于弹簧较软，运动部件质量相对较大， 当振动频率足够高（远大于传感器固有频率）时，运动部件惯性很大，来不及随振动体一起振动， 近乎静止不动，振动能量几乎全被弹簧吸收，永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振动速度，磁铁与线圈的相对运动切割磁力线， 从而产生感应电势为,(7-3),式中：B0工作气隙磁感应强度； l每匝线圈平均长度； W线圈在工作气隙磁场中的匝数； v相对运动速度。,7.1.2 磁电感应式传感器基本特性 当测量电路接入磁电传感器电路时，如图7

5、-3所示，磁电传感器的输出电流Io为,（7-4),式中： Rf测量电路输入电阻； R线圈等效电阻。,传感器的电流灵敏度为,（7-5),而传感器的输出电压和电压灵敏度分别为,(7-6),(7-7),当传感器的工作温度发生变化或受到外界磁场干扰、受到机械振动或冲击时，其灵敏度将发生变化，从而产生测量误差，其相对误差为,(7-8),磁电式转速传感器的动作原理,磁电式转速传感器主要是利用磁阻元件来做转速测量的。磁阻元件有一个特性，转速表就是其阻抗值会随着磁场的强弱而变化。通常磁电式传感器内装有磁性铁，使传感器预先带有一定的磁场，当金属的检测齿轮靠近传感元件时，齿轮的齿顶与齿谷所产生的磁场变化使得传感元

6、件的磁阻抗也跟着变化。但是磁阻元件的阻抗值随温度变化很大，用一个磁阻元件测量转速时，温漂影响非常厉害，这使磁阻元件的应用受到很大的限制。可是我们小野测器的传感器却不同，它采用了 2 个磁阻元件，不仅补偿了温度的影响，还大大地增强了传感器的灵敏度。其差动输出信号即检测信号被取出后直接送到 DC放大器进行放大。这里简单地把框图再说明一下。为了调整两个磁阻元件的阻抗差异，电桥回路里还加入了可调电位器作为阻抗的平衡调整。平衡电桥的输出接 DC放大器。若检测用齿轮采用渐开线齿轮时，输出波形几乎和正弦波差不离。信号经过放大后，被送到整形回路进行整形，使其变成上沿和下沿跳变得更快的矩形波。输出回路采用集电极

7、输出，输出阻抗约为 330 左右。指示器LED会随着输出波形的Hi、Lo变换而点灭。整个电路由 5V 电压驱动，电路内有 5V 电压输出的执行器。电源的输入电压与其他转速表传感器相同，为DC12V2V。磁阻元件被封装在传感器的顶端，考虑到安装时有方向性，所以在传感器上标有位置对准的记号。 HT-3200接触式转速表，HT-4200光电转速表 HT-5500多功能转速表,磁电传感器,非接触测量，永不磨损 抗干扰能力强 ，高可靠性，长寿命. 动作距离：130mm 响应频率：010kHz,重复定位精度：大概是动作距离的0.01%. 主 要 应 用 有：发动机的转速测量。 工 作 原 理： 使用时应在

8、被测量转速的轴上装一齿轮，将传感器安装在支架上，调整传感器与齿轮顶之间隙为1.2mm左右。 当轴带动齿轮旋转，根据电磁感应的原理在传感器内部线圈的两端产生一个脉冲信号，被测轴转动一圈时就产生在Z个电压脉冲信号，根据下式： F(n/60)Z 式中：F为频率 Hz秒 n为被测轴转速 转分 Z为齿轮齿数 当齿轮齿数为60时，就把轴的每分钟转数n转化成频率为F的电压脉冲信号，将该信号接到转速表就可以显示数值了,ALPS电磁式传感器HGDFPA系列 点击看大图 如果您对该产品感兴趣的话,可以 给我留言 产品名称: ALPS电磁式传感器HGDFPA系列 产品型号: HGDFPA 产品展商: 上海德康电子科

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