《电磁式传感器》PPT课件.ppt

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1、7.1磁电感应式传感器7.1.1工作原理和结构类型7.1.2动态特性7.1.3误差及其补偿7.1.4信号调理电路7.1.5应用举例7.2霍尔式传感器7.2.1霍尔效应与霍尔元件材料7.2.2测量电路7.2.3特性和指标7.2.4补偿电路7.2.5应用举例7.3磁敏传感器7.3.1磁敏电阻7.3.2磁敏二极管7.3.3磁敏三极管第7章磁电式传感器知识单元与知识点电磁感应、霍尔效应的基本概念；磁电感应式传感器的工作原理、分类（恒磁通式：动圈式和动铁式结构，变磁通式：开磁路和闭磁路结构）、基本特性、测量电路与应用；霍尔式传感器的工作原

2、理、测量电路与应用；霍尔元件的基本结构、基本特性、误差及其补偿。能力点深入理解电磁感应、霍尔效应的基本概念；理解磁电感应式传感器的工作原理、分类、基本特性、测量电路；理解霍尔式传感器的工作原理；了解霍尔元件的基本结构、基本特性、误差及其补偿；了解磁电感应式传感器、霍尔式传感器的应用。重难点重点：电磁感应、霍尔效应的基本概念，磁敏式传感器工作原理、分类、测量电路，霍尔式传感器的工作原理。难点：磁敏式传感器的基本特性。学习要求熟练掌握电磁感应、霍尔效应的基本概念；掌握磁电感应式传感器的工作原理、分类、基本特性、测量电路；掌握霍尔式传

3、感器的工作原理；了解霍尔元件的基本结构、基本特性、误差及其补偿；了解磁电感应式传感器、霍尔式传感器的应用。磁电式传感器定义：通过磁电作用，将被测量的变化转变为电信号的传感器。分类：磁电感应式传感器：利用法拉第电磁感应定律，测量磁场和位置速度等霍尔式传感器：利用霍尔效应，测量磁场、位置、速度、电压、电流等磁敏传感器：利用磁阻效应，测量转速、磁通、电流、流量等7.1磁电感应式传感器磁电感应式传感器简称感应式传感器，根据电磁感应原理，利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势即将运动速度转换成感应电势输出。是典型的无源传感器

4、。反向使用时可构成力发生器或电磁激振器，称为电动式传感器。优点：一种机-电能量变换型传感器，不需要供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围（一般为10～1000Hz），只适用于振动、转速、扭矩等动态测量。缺点：尺寸和重量都较大。磁电式传感器机械能电量电感式传感器是把被测量转换成电感量的变化，磁电式传感器通过检测磁场的变化测量被测量。磁电传感器霍尔传感器测转速7.1.1工作原理和结构类型磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的。根据法拉第电磁感应定律可知，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

5、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Φ的变化率，即磁通变化率与磁场强度、磁路磁阻、线圈与磁场的相对运动速度有关，故若改变其中一个因素，都会改变线圈的感应电动势。根据以上原理有两种磁电感应式传感器：恒磁通式：磁路系统恒定磁场，运动部件可以是线圈也可以是磁铁。变磁通式：线圈、磁铁静止不动，转动物体引起磁阻、磁通变化。1.恒磁通式由永久磁铁、线圈、弹簧和骨架组成，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，气隙中的磁通也恒定不变，感应电势是由于线圈相对于永久磁铁运动时切割磁力线产生的，运动部件可以是线

6、圈也可以是磁铁，结构常分为动圈式和动磁式下图所示为动圈式磁电感应式传感器的结构原理图。当线圈在垂直于磁场方向作直线运动或旋转运动时，若以线圈相对磁场运动的速度v或角速度ω表示，则所产生的感应电动势e为式中l——每匝线圈的平均长度；B——线圈所在磁场的磁感应强度；式中l——每匝线圈的平均长度；B——线圈所在磁场的磁感应强度；S——每匝线圈的平均截面积。在传感器中当结构参数确定后，B、l、N、S均为定值，感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度(v或ω)成正比，所以这类传感器的基本形式是速度传感器，能直接测量线速度或角速度。如果在其测量

7、电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁电感应式传感器只适用于动态测量。2变磁通式开磁路式闭磁路式变磁通式的线圈和永久磁铁都是静止的，感应电势由变化的磁通产生。图为开磁路变磁通式：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n与测量齿轮上齿数z的乘积。由频率计测得f，即可求得转速n。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

8、的场合。图为闭磁路变磁通式传感器，它由装在转轴上的内齿轮5和外齿轮6、永久磁铁1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