传感器3_5章磁电式1.ppt

传感器技术及应用机械09 2011～2012第二学期 2012年3月 第5章 磁电式传感器（磁电感应式传感器） 工作原理： 利用磁电感应原理，将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。 特点： 不需辅助电源，输出功率大， 配用电路简单，属有源传感器。亦称作电动式或感应式传感器。 性能稳定，工作带宽10～1000 Hz， 利用逆转换效应可构成力（矩）发生器和激振器。 磁电式传感器产品 CS-CD-1型磁电式速度传感器 CD－6型磁电式振动速度传感器 SM-16磁电转速传感 电动式激振器 5.1 基本原理与结构形式 一、基本原理 ——电磁感应定律 （1）线圈静止，磁场随时间变动时，线圈内的感应电势e与磁通变化率dφ/dt有如下关系： 恒磁通式和变磁通式两种结构型式。 （一）恒磁通式 1、工作原理 工作气隙中磁通恒定； 永久磁铁与线圈间相对运动，导致线圈切割磁力线； 线圈中产生的感应电势e为 2、恒磁通式结构分类：动圈式与动铁式 永久磁铁与线圈间有相对运动； 运动部件可以是线圈（动圈式），也可以是磁铁（动铁式）。 （a）动圈式 磁路系统组成 恒磁通气隙磁场：固定的柱形永久磁铁和极掌、筒形磁轭； 运动的测量线圈，经膜片弹簧悬挂于气隙磁场中。 （b）动铁式 测量时： （1）壳体随被测振动体一起振动， （2）铁心惯性很大，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， （3）永久磁铁与线圈之间的相对运动速度v接近于被测振动体振动速度，从而产生感应电势. 结构、及测量特点： （1）弹簧较软，运动部件（铁心）质量相对较大，传感器固有频率低。 （2）工作频率足够高，远大于传感器固有频率。 5.2 磁电式传感器（恒磁通）的动态特性 一、惯性式（绝对式）磁电传感器 当被测振动频率远高于传感器固有频率ωn 时， 质量块（动铁或动圈）的绝对位移xm≈0。 与壳体相对位移xt ≈壳体绝对位移x0 这一范围为传感器的工作频段，可看作是一个理想的速度传感器。 例：固有频率15Hz左右，工作频率45～1500Hz 频率下限受传感器ωn限制， 二、动圈与测杆相固连的直接式（相对式）磁电传感器 工作频率上限取决于传感器的弹簧刚度k值。 传感器的频率下限可从零频开始。 适于低频振动速度测量。 5.4 磁电感应式传感器的应用 CS-CD-1型磁电式速度传感器 专门用于苏-27、苏-30飞机发动机 进行振动测量或飞行中的动态监测 磁电式速度传感器2－动圈式 CD－6型磁电式振动速度传感器 安装在各种旋转机械装置的轴承盖上 （二）变磁通式——非接触式测量 原理： 由磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势， 闭磁路变磁通式——测量旋转物体的角速度? 永久磁铁1与线圈4固定； 铁心3的转动使气隙5变化，引起磁路磁阻变化； 从而引起磁通变化，在线圈中产生感应电势 开磁路变磁通式 磁铁1、铁心2 、线圈3静止不动； 测量齿轮4随被测体一起转动。 线圈中产生的感应电势，其变化频率等于被测转速与测量齿轮上齿数的乘积。 磁电式传感器的安装 闭磁路变磁通式传感器 构成：与永久磁铁1和感应线圈3固定的内齿轮6、被测转轴上的外齿轮5； 内外齿轮齿数相同。 磁电式传感器产品（二）——变磁通式 TQG2(B)型 磁电式转速传感器 使用环境条件 工作温度（℃）??-40～80 空气相对湿度（﹪）? ≤90（25℃）? 主要性能参数 电源电压（VDC）（V）：???????? TQG2型?- 无源???；? TQG2B型?- 自带整形放大电路，其供电为15V 被测齿盘： 电机齿轮?????????????????? 输出脉冲幅值（VDC）（V）： 1～50 通道数：? 1??????? 转速测量范围（r/min）：18～2000 每转脉冲数：? 等于被测齿轮齿数 输出波形：? TQG2型?- 正弦；????TQG2B型- 方波 绝缘介电强度（V）：?? 1500[50Hz60s] 绝缘电阻（MΩ）：? 200（25℃）[用500V兆欧表检] 冲击试验条件：?? 30g 1、SM-16磁电转速传感器 能将转角位移转换成电信号供计数器计数， 非接触测量各种导磁材料如：如齿轮、叶轮、带孔（或槽、螺钉）圆盘的转速及线速度。 不需电源和润滑油，与一般二次仪表均可配用。 磁电式传感器应用 传感器应用系统设计 一、目标分析 二、相关行业知识 三、选择测量参数 四、传感器选择 五、系统构成特点 2、转矩传感器--磁电式扭矩传感器 JZ型转矩传感器--磁电式扭矩传感器 工作原理图 机械结构示意图1 信号发生器由安装在弹性轴上的外齿轮、安装在套筒