磁电式传感器的发展与应用.doc

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1、磁电式传感器的应用与发展系　　　别专业班级姓　　　名学　　　号完成时间7磁电式传感器的应用与发展电子信息与电气工程系09级自动化专业（1）班学号摘　要：磁电式传感器利用电磁感应效应，霍尔效应，或磁阻效应等电磁现象，把被测物理量的变化转变为感应电动势的变化，实现速度，位移等参数测量。按电磁转换机理的不同，磁电式传感器可分为磁电感应式传感器，霍尔式传感器，和磁阻效应传感器等，广泛用于建筑，工业等领域中振动，速度，加速度，转速，转角，磁场参数等的测量。[1]关键词：磁电式传感器；应用；发展正文：一．基本原理根据电磁感应定律，

2、N匝线圈在磁场中运动切割磁力线，线圈产生感应电动势e。e的大小与穿过线圈的磁通Φ变化率有关。按工作原理不同，磁电感应式传感器可分为恒定磁通式和变磁通式，即动圈式传感器和磁阻式传感器。恒定磁通式磁电感应式传感器按运动部件的不同可分为动圈式和动铁式。1.1恒磁通式磁电感应传感器结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电动势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生。这类结构有动圈式和动铁式两种，如图所示。磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度dx/dt成正比的感应电动势E，其大小为式中：N为线圈在工作

3、气隙磁场中的匝数；B为工作气隙磁感应强度；l为每匝线圈平均长度。1.27变磁通式磁电感应传感器一般做成转速传感器，产生感应电动势的频率作为输出，而电动势的频率取决于磁通变化的频率。变磁通式转速传感器的结构有开磁路和闭磁路两种。如图所示开磁路变磁通式转速传感器。测量齿轮4安装在被测转轴上与其一起旋转。当齿轮旋转时，齿的凹凸引起磁阻的变化，从而使磁通发生变化，因而在线圈3中感应出交变的电势，其频率等于齿轮的齿数Z和转速n的乘积，即式中：Z为齿轮齿数；n为被测轴转速(v/min)；f为感应电动势频率(Hz)。这样当已知Z，测

4、得f就知道n了。变磁通式传感器对环境条件要求不高，能在-150～+90℃的温度下工作，不影响测量精度，也能在油、水雾、灰尘等条件下工作。但它的工作频率下限较高，约为50Hz，上限可达100kHz。一．磁电式传感器的应用2.1磁电式速度传感器2.1.1理论依据机组振动的大小可用振动参量如位移、速度和加速度等不同量值表征，目前测量机组轴承振动（瓦振）常用磁电式速度传感器。磁电式速度传感器是利用磁感应电动势将机械振动转换成电信号输出的换能装置，即在传感器线性围其电压输出与机组振动速度成正比，适用于测量汽轮发电机组轴承盖上的轴

5、瓦或机壳振动。机械振动根据振动的规律可以分为周期振动和非周期振动两大类。周期振动有一种特殊形式为简谐振动，各参量之间有固定的数学关系，其运动规律为：D=Asin（2πft+φ）（1）式中：D为位移量；A为振动位移；f为振动频率；t为时间；φ为初始相位角。在正弦振动条件下，其振动速度换算公式为：V=ωA=2πfA（2）式中：V为振动速度。振动传感器的灵敏度是传感器输出电量与输入振动机械量之比。为确认振动监测系统是否正常运行，应对传感器的灵敏度Sv进行定期检测：Sv=U/V（3）7式中：U为振动传感器输出电压。速度传感器有

6、两种型式，即相对式和惯性式，电力系统常选用惯性式磁电传感器，其基本结构由弹簧支架、测量线圈、永久磁钢、外壳和输出引线端等部分构成，图1为结构示意图。2.1.2工作原理传感器由永久磁钢产生恒定的直流磁场，软弹簧一端与测量线圈连接，另一端与外壳连接。传感器紧固在汽轮发电机组轴承盖上并随轴承座一起振动时，永久磁钢和外壳随被测物体同时上下振动，由于测量线圈有软弹簧支撑，保持相对静止不动，这样测量线圈切割磁力线产生感应电动势，该电动势与机组的振动速度成正比。2.1.3工作特点传感器工作频率围为5～1000Hz，在使用频率围能输出

7、较强的电压信号，且不易受电磁场和声场的干扰，测量电路较简单，传感器输出信号与电缆长度没有特定的要求。振动传感器按照信号输出方向可分为单向型（重直或水平向）和通用型（重直或水平向均可使用）两类，现场安装时应注意传感器的使用方向和系列号说明。2.1.4传感器安装现场安装和检修维护中的不规行为或对细节的忽视，都可能对振动监测系统的可靠运行产生影响。（1）某电厂振动监测系统工作不正常，检查发现现场安装未注意传感器工作方向，使传感器输出信号不正常。磁电式速度传感器安装时要注意其工作方向，即安装角度。传感器工作方向有三种型式：垂直

8、向（0°±2.5°）、水平向（90°±2.5°）和通用型（0°±100°，重直或水平均可使用）。（2）某电厂使用美国本特利公司生产的磁电式速度传感器，损坏后购买新传感器时未注意产品系列号，使新传感器接头连接方式与原设计不匹配，影响在线振动监控系统正常工作。（3）现场安装传感器时应保证其敏感轴与正弦激振方向垂直度偏差在±5°以，7以