磁电式传感器-ppt课件.ppt

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1、同学们好!南京明孝陵神道1第5章磁电式传感器磁电式传感器是通过磁电作用将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。磁电感应式传感器、霍尔式传感器都是磁电式传感器。磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生感应电势的;霍尔式传感器为载流半导体在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势的。它们原理并不完全相同,因此各有各的特点和应用范围。5.1磁电感应式传感器定义:特点:(2)由于它输出功率大且性能稳定,具有一定的工作带宽(10~1000Hz),所以得到普遍应用。适用于振动、转速、扭矩等测量。但这种传感器的尺寸和重量都较大。(1)它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换

2、成易于测量的电信号,是有源传感器。利用电磁感应原理将被测量(振动、位移、速度等)转换为电信号的传感器。磁电感应式传感器简称感应式传感器,也称为电动式传感器。它是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的。它是一种机-电能量变换型传感器。磁电式传感器被测量位移、速度、加速度、振动等感应电动势3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,根据电磁感应定律,线圈两端的感应电动势正比于线圈所包围的磁链对时间的变化率,即W--线圈匝数:Φ--线圈所包围的磁通量。若线圈相对磁场运动为速度v或角转度ω时,则上式可改写为e=-WBlv或e=-WBsω在传感器中,当结构参数确

3、定后.即B、l、W、s均为定值,那么感应电势e与线圈相对磁场的运动速度(v或ω)成正比。4磁通量的变化可以通过以下办法来实现:(1)磁铁与线圈之间作相对运动;(2)磁路中磁阻的变化;(3)恒定磁场中线圈面积的变化等。分类(根据改变磁通量的不同办法)1、恒定磁通式磁电传感器2、变磁阻(变磁通)式磁电传感器5A.恒定磁通式磁电传感器★线速度型在永久磁铁产生的恒定磁场内,放置一个可动线圈,当线圈沿磁场方向做直线运动时,线圈相对于磁场的运动速度为v,若线圈圈数为N,则它所产生的感应电动势为:B—磁场的磁感应强度l—单匝线圈的有效长度式中:SNv线圈补偿线圈◆工作原理线速度v或角速度ω指的是线圈

4、与磁铁的相对速度,而不是线圈的绝对速度。◆强调:分为动圈式和动铁式67由永久磁铁产生恒定磁场,线圈在磁场中以角速度ω旋转,则:式中:★角速度型A.恒定磁通式磁电传感器S—单匝线圈截面积k—与结构有关的系数。NS运动体线圈89B.变磁阻式磁电传感器由永磁铁产生恒定磁动势,线圈与磁铁部分相对静止,由与被测量连结的导磁材料的运动来改变磁场的磁阻。因此:改变了磁通量。由于:(如图)◆工作原理◆实例:磁通势NI10如图为测转速的磁阻式磁电传感器。SN永久磁铁软磁铁感应线圈测量齿轮(1)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。◆工作原理(2)每转动一个齿,齿的凹凸引起磁路磁阻

5、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。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。◆特点11线圈3和磁铁5静止不动,测量齿轮1(导磁材料制成)每转过一个齿,传感器磁路磁阻变化一次,线圈3产生的感应电动势的变化频率等于测量齿轮1上齿轮的齿数和转速的乘积。122.磁电式传感器的测量电路从磁电式传感器的直接应用来说,它只是用来测定速度的传感器,但是由于速度与位移或加速度有积分或微分的关系,因此如果在传感器的信号调节电路中接一个积分电路,或微分电路,磁电式传感器就可用来测量位移或加速度。磁电式传感器量程选择微分电路

6、积分电路放大器检波整形微分输出输出磁电式传感器的测量电路框图13磁电感应式传感器应用举例磁电感应式振动速度传感器磁电感应式转速传感器14磁电感应式振动速度传感器下图属于动圈式恒定磁通型:永久磁铁3通过铝架4和圆筒形导磁材料制成的壳体7固定在一起。形成磁路系统,壳体还起屏蔽作用。磁路中有两个环形气隙,右气隙中放有工作线圈6,左气隙中放有圆环形阻尼器2。工作线圈和圆环形阻尼器用芯轴5连在一起组成质量块,用圆形弹簧片1和8支撑在壳体上。使用时,将传感器固定在被测振动体上,永久磁铁、铝架和架体一起随被测体振动。由于质量块有一定质量,产生惯性力,而弹簧片由非常柔软,因此当振动频率远大于传感器固有

7、频率时,线圈在磁路系统的环形气隙中相对永久磁铁运动,以振动体的振动速度切割磁力线,产生感应电动势,通过引线9接到测量电路上。同时,良导体阻尼器也在磁路系统气隙中运动,感应产生涡流,形成系统的阻尼力,起衰减固有振动和扩展频率响应范围的作用。15CD-1型振动速度传感器16磁电感应式转速传感器转子2与转轴1固定,转子2、定子5和永久磁铁3组成磁路系统。转子2和定子5的环形端面上都均匀地铣了一些齿和槽,两者的齿、槽数对应相等。测量转速时,传感器的转轴

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