图6-5磁电式扭矩传感器结构示意图6.3磁电式传感器的应用.pptVIP

第6章 磁电式传感器被测量 感应电动势e 6.1 磁电式传感器的原理和结构 6.2 磁电式传感器的设计要点 6.3 磁电式传感器的应用 第6章 磁电式传感器 磁电式传感器基于电磁感应原理。N匝线圈中的感应电动势为 6.1.1 恒定磁通式 结构：磁路系统 恒定直流磁场 气隙中磁通恒定； 线圈。 图6-1 恒磁通磁电式传感器结构原理图 （a）动圈式;（b）动铁式 原理：线圈与磁场相对运动（动圈式/动铁式）v 感应电动势e (6-2) 式中，N—工作线圈匝数；B0—工作气隙中磁感应强度；l0—每匝线圈的 平均长度。 6.1 磁电式传感器的原理和结构 6.1 磁电式传感器的原理和结构 6.2 磁电式传感器的设计要点 基本结构：磁路系统，线圈，运动机构。 灵敏度：对恒磁通式：K = e/v = NB0l0。 设计要点：（磁电式传感器属机-电能量变换型）根据灵敏度要求， ?设计磁路系统，确定B0； ?设计线圈，确定N、l0； ?设计运动系统，考虑动态响应，确定阻尼、刚度等。 6.2 磁电式传感器的设计要点 1.线圈电阻Ri与负载电阻匹配（RL） 磁电式传感器相当于一电势源，其内阻为线圈直流电阻 Ri，指示仪表（或信号调理电路）为其负载RL，要使传感器 输出功率最大，必须使Ri=RL。 6.2 磁电式传感器的设计要点 4.温度误差： 传感器输出电流： 6.3 磁电式传感器的应用 6.3 磁电式传感器的应用 结构：如图6-6所示，由磁铁、线圈（带框架）、弹簧片组 成，线圈（带框架）相当于质量块。 特性分析：地震检波器可等效为一质量-弹簧-阻尼(m-k-c)系 统，如图6-6(c)所示。 惯性质量块与外壳间相对运动速度V(t)=Vm(t)?V0(t)，设 x0(t)=xmsin?t， 则 ?运动方程： 6.3 磁电式传感器的应用 6.3 磁电式传感器的应用 6.3 磁电式传感器的应用 石油地震 检波器 6.3 磁电式传感器的应用 振动监测 6.3 磁电式传感器的应用 6.3.2 磁电式扭矩传感器 扭角与扭矩关系： 则 6.3 磁电式传感器的应用 结构和原理： 定子(永久磁铁)，固定在传感器外壳上；转子固定在传感 器轴上。定子和转子均有一一对应的齿和槽，安装在轴两 端，安装时，一端齿对齿，一端槽对齿。如图6-5所示。 6.3 磁电式传感器的应用 6.3 磁电式传感器的应用 转轴无负载（无扭矩）以ω旋转时，两端输出等幅、同 频、相差180°的两近似正弦波感应电动势；当有负载 （有扭矩）时，两感应输出产生附加相差?0＝n? ，可见 测出附加相差?0便可测出扭角?＝?0 / n ，从而测出扭矩 Mk 。(n为转子 、定子的齿数） 还可同时从一端输出信号的频率测出转轴的速度。 6.3 磁电式传感器的应用 6.3.3 磁电式转速传感器 定子、转子相对转动时，由于槽、齿相对位置交替变 化，则磁通周期变化，从而在线圈中产生近似周期性正弦信 号输出，其频率与转速成正比。如图6-6 所示。 第6章 磁电式传感器 作业： 6-1，6-5，6-6，6-7 思考: 6-8 * * 式中，?—穿过线圈的磁通量（Wb）；t—时间（s）。 磁电式传感器特点： 机-电能量变换型传感器（双向传感器），不需要提供电源；电路简单，性能稳定；输出信号强；输出阻抗小；具有一定的频率响应范围；适合于振动、转速、扭矩等测量。但这种传感器的尺寸一般都较大。 6.1 磁电式传感器的原理和结构 6.1 磁电式传感器的原理和结构 6.1.2 变磁通式 1.开磁路变磁通式转速传感器 结构：如图6-2（a）所示。 图6-2 变磁通磁电式传感器 1-被测旋转体；2-测量齿轮； 3-线圈；4-软铁；5-永久磁铁 原理：磁阻变化 线圈产生感应电动势 输出周期感应脉冲信号， f=Zn/60 （6-3） 式中，Z—齿轮的齿数；n—转速(r/min)；f—感应脉冲信号频率 2．闭磁路变气隙（磁通）转速传感器 结构：如图6-2（b）所示。 原理：椭圆轮旋转 空气隙磁阻周期性变化 输出感应电动势（