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第五章 磁电式传感器 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（10～1000 Hz）, 所以得到普遍应用。 第一节 磁电感应式传感器 一、类型及其工作原理 第二节 霍尔式传感器 一、工作原理 1. 霍尔效应 将半导体薄片置于磁场B中，在薄片控制电极通以电流I，在输出电极产生霍尔电势UH。此现象为霍尔效应。 第三节 磁栅式传感器 磁栅式传感器主要由磁栅和磁头组成。磁栅上录有等间距的磁信号，利用磁带录音的原 理将等节距的周期变化的电信号用录磁的方法记录在磁性尺子或圆盘上而制成的。装有磁栅 传感器的仪器或装置工作时，磁头相对于磁栅将占有一定的相对位置或相对位移，在这个过 程中，磁头把磁栅上的磁信号读出来，这样就把被测位置或位移转换成电信号。 温度为t时 温度 时 为了使霍尔电势不随温度而变化，必须保证 将有关式代入可得 通常霍尔元件的灵敏度温度系数远小于元件的电阻温度系数，因此 2．合理选取负载电阻 的阻值 使 得 3．采用恒压源和输入回路串联电阻 4．采用温度补偿元件(如热敏电阻、电阻丝等) 5．霍尔元件不等位电势 的温度补偿 三、 霍尔式传感器的应用 （一） 霍尔式位移传感器 ①霍尔元件处于中间位置位移Δx=0时，由于B=0，所以UH=0 ②霍尔元件右移, Δx0，合成磁感应强度B向左,B≠0， UH0 ③霍尔元件左移，Δx0，合成磁感应强度B向右,B≠0，UH0。 (二)霍尔式压力传感器 * 定义 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。 直接将机械能转换为电能，是有源传感器。 电磁感应定律 N匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中所产生的感应电动势e的大小取决于穿过线圈的磁通 的变化率，即 当线圈的导体与磁场之间做相对切割磁力线运动时，在导体中产生感应电动势。由此可设计一类恒磁通式磁电传感器。用于测量振动及线速度。 N S L v e （一）恒定磁通式 动圈式 动铁式 恒磁通式磁电传感器由永久磁铁、线圈、弹簧、金属骨架等组成。  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（动圈式）, 也可以是磁铁（动铁式）, 动圈式（（a））和动铁式（ (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 特点： 1、磁路系统产生恒定的直流磁场。气隙不变，磁通不变。 2、磁铁与线圈之间相对切割磁力线运动。 线圈产生的感应电势为 式中: B——工作气隙磁感应强度;  ——每匝线圈平均长度;  ——线圈在工作气隙磁场中的匝数;  v——相对运动速度。 （二）变磁通式 又称为变磁阻式或变气隙式，常用来测量旋转物体的角速度。 开磁路变磁通式 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。 当齿轮的齿数Z确定以后，若能测出f就可求出转速n(n＝60f／z)。 这种传感器结构简单，但输出信号小，转速高时信号失真也大，在振动强或转速高的场合，往往采用闭磁路。 闭磁路变磁通式 变磁通式传感器对环境条件要求不高 闭磁路变磁通式, 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生电动势。显然，感应电势的频率与被测转速成正比。 二、设计要点 1.工作气隙 2．永久磁铁