【课件】传感器与检测技术磁电式传感器原理及应用选编.ppt

传感器原理及应用; 1．? 了解磁电式传感器的工作原理和它的特点。 2．? 理解变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理和应用。;概述;5.1 磁电感应式传感器 5.1.1 工作原理;传感器原理及应用; 线圈在磁场中作旋转运动时产生感应电动势的磁电传感器，它相当于一台发电机。如果线圈以角速度w旋转，则产生的电动势为 ;传感器原理及应用;传感器原理及应用;5.1 磁电感应式传感器 5.1.1 工作原理;5.1 磁电感应式传感器 5.1.2 恒定磁通式结构;传感器原理及应用;传感器原理及应用; e直线式=-NBlv (1) e角速度式=-NBSw (2) 式中：B—磁场强度； l—单圈匝线的有效长度； N —匝数； v—直线速度； w—角速度； S—单匝线圈的截面积。 ; 在动铁式中，线圈组件（包括件3和件1）与壳体5固定，永久磁铁4用柔软弹簧2支承。两者的阻尼都是由金属骨架1和磁场发生相对运动而产生的电磁阻尼。; 动圈、动铁都是相对于传感器壳体而言。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，因此振动频率足够高（远高于传感器的固有频率）时，运动部件的惯性很大，来不及跟随振动体一起振动，近于静止不动，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的振动速度。磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度v成正比的感应电动势。;传感器原理及应用;5.1 磁电感应式传感器（电动式） 5.1.3 变磁通式结构;　 图(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, 随之一起转动。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高转速。 ; 图(b)为闭磁路变磁通式, 被测转轴1带动椭圆形测量轮2在磁场气隙中等速转动，使气隙平均长度周期性地变化，磁路磁阻也周期性地变化，磁通同样周期性地变化，则???线圈3中产生感应电动势，其频率f与测量轮2的转速n（r·min-1）成正比,即f = n/30。 在这种结构中，也可以用齿轮代替椭圆形测量轮2，软铁（极掌）4制成内齿轮形式，这时输出信号频率为f = nZ/60，其中Z为测量齿轮的齿数。 ;传感器原理及应用; 当传感器的结构确定后，式中B、l、N都为常数，感应电势e仅与相对速度v有关。传感器的灵敏度为 为提高灵敏度，应选用具有磁能积较大的永久磁铁和尽量小的气隙长度，以提高气隙磁通密度B；增加l和N也能提高灵敏度，但它们受到体积和重量、内电阻及工作频率等因素的限制。 为了保证传感器输出的线性度，要保证线圈始终在均匀磁场内运动。设计者的任务是合理地选择它们的结构形式、材料和结构尺寸，以满足传感器基本性能要求。???????????? ;传感器原理及应用; 为了使传感器有较高的灵敏度和较好的线性度，必须在保证足够大的窗口面积和所需加工安装精度的前提下，尽量减小工作气隙d。工作气隙宽度l也和传感器的灵敏度、线性度有关。l越大，灵敏度越高，线性度越好，但传感器体积和重量就较大，因此一般取d/l≈1/4。;传感器原理及应用;传感器原理及应用; 当线圈组件在工作气隙中相对于永久磁铁运动时，要保证两者间没有摩擦。除此之外，还必须保证在测量范围内传感器灵敏度恒定。最后还应核算线圈的温升是否在允许的范围内。　 ;5.1.4 磁电感应式传感器的应用 ;传感器原理及应用;传感器原理及应用; 线圈的输出通过引线输出到测量电路。 该传感器测量的是振动速度参数, 若在测量电路中接入积分电路, 则输出电势与位移成正比; 若在测量电路中接入微分电路, 则其输出与加速度成正比。 ;（2）磁电感应式转速传感器 ; 测量转速时，传感器的转轴1与被测物转轴相连接，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，磁路系统的磁通最大。而齿与槽相对时，气隙最大，磁通最小。 因此当定子5不动而转子2转动时，磁通就周期性地变化，从而在线圈4中感应出近似正弦波的电压信号，其频率与转速成正比关系。 ; 它