磁电磁敏式传感器ppt课件.ppt

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1、6.1磁电感应式传感器（电动式）6.2霍尔式传感器6.3磁敏元件第六章磁电、磁敏式传感器理解磁电式传感器的磁电转换原理及结构特征；了解霍尔式传感器的磁电转换原理；理解霍尔效应，掌握实际使用方法。了解磁敏元件的原理及结构特征。本章要求第六章磁电、磁敏式传感器磁电作用主要分为电磁感应和霍尔效应两种情况，磁（电）敏式传感器可以分为磁电感应式传感器和霍尔式传感器两种。此外还有一些半导体磁电传感器，如磁敏电阻器，磁敏晶体管，以及以这些元器件为磁--电转换器的各种半导体磁敏功能器件。磁电作用被测非电量电信号测量电路U、I第六章磁电、磁

2、敏式传感器磁电作用被测非电量电信号测量电路U、I第六章磁电、磁敏式传感器磁电式传感器的定义通过磁电作用，被测非电量转换为电信号的传感器。磁电式传感器的感测量磁场、速度、位移、加速度、压力、电流等。磁电式传感器的种类根据工作原理：感应式、霍尔式和磁敏式等。磁电感应式传感器：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。有源传感器：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。特点：输出功率大，性能稳定，具有一定的工作带宽（10～1000Hz）。一、磁电感应式传感器概述§6.1磁电感

3、应式传感器（电动式）磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的。由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变化时，线圈中所产生的感应电动势E(V)的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率，即磁通量的变化可以通过很多办法来实现，如磁铁与线圈之间作相对运动；磁路中磁阻的变化；恒定磁场中线圈面积的变化等，一般可将磁电感应式传感器分为恒磁通式和变磁通式两类。二、磁电感应式传感器工作原理1、恒磁通式§6.1磁电感应式传感器（电动式）图恒磁通式磁电传感器结构原理图恒磁通式磁电感应传感器结构中，工作气隙中的磁通

4、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。式中：B0——工作气隙磁感应强度；L——每匝线圈平均长度；N——线圈在工作气隙磁场中的匝数；v——相对运动速度。永久磁铁与线圈之间的相对运动速度切割磁力线从而产生感应电势。当传感器结构参数确定后，N、B和l均为恒定值，E与v成正比，根据感应电动势E的大小就可以知道被测速度的大小。这类传感器的线圈和磁铁都是静止不动的。利用磁性材料制成齿轮，在运动中它不断地改变磁路的磁阻，因而改变了贯穿线圈的磁通量，因此在线圈中感应出电动

5、势。变磁通式传感器一般都做成转速传感器，产生的感应电势的频率作为输出，其频率值取决于磁通变化的频率。2、变磁通式在结构上分为开磁路和闭磁路两种。开磁路变磁通式转速传感器如图所示，传感器由永久磁铁、感应线圈、软铁组成。齿轮安装在被测转轴上，与转轴一起旋转。1—永久磁铁；2—软铁；3—感应线圈；4—齿轮。图开磁路变磁阻式转速传感器当齿轮旋转时，由齿轮的凹凸引起磁阻变化，而使磁通发生变化，因而在线圈3中感应出交变电势，其频率等于齿轮的齿数和转速的乘积，即式中，z为齿轮的齿数；n为被测轴的转速(r/min)；f为感应电势频率(Hz

6、)。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，往往采用闭磁路变磁阻式转速传感器。已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。若测得输出电动势的交变频率为24(Hz)，求：被测轴的转速n(r/min)为多少?解：测量时，齿轮随工作轴一起转动，每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，磁通也变化一次，因此，线圈感应电动势的变化频率f等于齿轮的齿数Z与转速n的乘积。=80(r/min)f=nZ/6

7、0n==图为闭磁路变磁通式，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。6.1磁电感应式传感器1--转轴2--内齿轮3a、3b--外齿轮4--线圈5--永久磁铁转速传感器的输出电势取决于线圈中磁场变化速度，因而它是与被测速度成一定比例的，当转速太低时，输出电势很小，以致无法测量。所以这种传

8、感器有一个下限工作频率，一般为50Hz左右，闭磁路转速传感器下限频率可低到30Hz左右，上限工作频率可达100Hz。若将输出电势信号转化为脉冲信号，则可方便的求解出转速的大小。当测量电路接入磁电传感器电路时，Rf为测量电路输入电阻，R为线圈等效电阻，则磁电传感器的输出电流和电压为三、磁电感应式传感器基本