《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》磁電傳感器磁電傳感器Co

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01磁電傳感器的工作原理02磁電傳感器的測(cè)量電路03磁電傳感器的應(yīng)用01SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY磁電傳感器的工作原理一、磁電傳感器的工作原理

磁電式傳感器--通過(guò)電磁感應(yīng)原理將被測(cè)量（如振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩)轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)。

利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電勢(shì):屬于機(jī)-電能量變換型傳感器優(yōu)點(diǎn):

不需要供電電源，電路簡(jiǎn)單性能穩(wěn)定，輸出阻抗小一、磁電傳感器的工作原理

根據(jù)電磁感應(yīng)原理，N匝線圈在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)或線圈所在磁場(chǎng)的磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε為:

當(dāng)線圈垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，若以線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度V

或角速度ω表示，則上式可寫(xiě)成:一、磁電傳感器的工作原理傳感器有動(dòng)圈式、動(dòng)磁鐵式和變磁阻式等類型恒磁通式變磁通式·磁通變化使線圈處于磁場(chǎng)中對(duì)磁場(chǎng)作切割磁力線相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者使磁路中的磁阻發(fā)生變化一、磁電傳感器的工作原理1.恒磁通式傳感器

在測(cè)量過(guò)程中，傳感器的線圈部分相對(duì)于永磁體位置發(fā)生變化而實(shí)現(xiàn)測(cè)量，線圈與軟彈簧片固定在一起，永磁體與傳感器殼體固定在一起。當(dāng)把傳感器與被測(cè)振動(dòng)物體綁定在一起，殼體便隨著振動(dòng)物體一起振動(dòng)。

當(dāng)被測(cè)振動(dòng)物體的振動(dòng)頻率足夠高時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件會(huì)由于慣性很大而來(lái)不及與物體一起振動(dòng)，幾乎靜止不動(dòng)，于是永磁體與線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度近似于振動(dòng)物體的振動(dòng)速度，這樣一來(lái)，線圈與磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。一、磁電傳感器的工作原理圖1恒磁通式結(jié)構(gòu)

(a)動(dòng)圈式;(b)動(dòng)鐵式一、磁電傳感器的工作原理2.變磁通式傳感器

變磁通式傳感器主要是通過(guò)改變磁路的磁通大小來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。1是被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸齒形鐵芯2與軟鐵4相對(duì)，3是線圈，永磁體5通過(guò)軟鐵4與2構(gòu)成磁路。被測(cè)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪凸凹部分與軟鐵間的間隙大小不斷發(fā)生變化，從而使線圈中的磁通不斷變化，線圈中則產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。圖2

變磁通式傳感器結(jié)構(gòu)原理圖02SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY磁電傳感器的測(cè)量電路二、磁電傳感器的測(cè)量電路

磁電式傳感器可以直接輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，磁電式傳感器只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量，可直接測(cè)量振動(dòng)物體的速度或旋轉(zhuǎn)體的角速度。如果在測(cè)量電路中接入積分電路或微分電路，那么還可以用來(lái)測(cè)量位移或加速度。圖3所示是磁電式傳感器一般測(cè)量電路方框圖。圖3磁電式傳感器一般測(cè)量電路方框圖03SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY磁電傳感器的應(yīng)用三、磁電傳感器的應(yīng)用1.磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器

圖中齒形圓盤(pán)2與轉(zhuǎn)軸1固緊。轉(zhuǎn)子2和軟鐵4、定子5均用軟鐵制成，它們和永磁體3組成磁路系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子2和定子5的環(huán)形端面上都均勻地分布著齒和槽，兩者的齒、槽數(shù)對(duì)應(yīng)相等。圖4磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器三、磁電傳感器的應(yīng)用

測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)，傳感器的轉(zhuǎn)軸1與被測(cè)物體轉(zhuǎn)軸相連接，因而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子2的齒與定子5的齒相對(duì)時(shí)，氣隙最小，磁路系統(tǒng)中的磁通最大。而磁與槽相對(duì)時(shí)，氣隙最大，磁通最小。因此當(dāng)轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁通就周期性地變化，從而在線圈3中感應(yīng)出近似正弦波的電壓信號(hào)，其頻率與轉(zhuǎn)速成正比例關(guān)系。圖4磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器三、磁電傳感器的應(yīng)用2.磁電感應(yīng)式扭矩傳感器

在驅(qū)動(dòng)源和負(fù)載之間的扭轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)安裝有齒形圓盤(pán)，它們旁邊裝有相應(yīng)的兩個(gè)磁電感應(yīng)式傳感器。它由永久磁鐵、線圈和鐵芯組成。

永久磁鐵產(chǎn)生的磁通與齒形圓盤(pán)交鏈，當(dāng)齒形圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓盤(pán)齒凸四引起磁路氣隙的變化，于是磁通量也發(fā)生變化，在線圈中產(chǎn)生出交流電壓，其頻率等于圓盤(pán)上齒數(shù)與轉(zhuǎn)速的乘積。圖5磁電式扭矩傳感器工作原理圖三、磁電傳感器的應(yīng)用

當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸有扭矩作用時(shí)，軸的兩端產(chǎn)生扭角，兩個(gè)傳感器就輸出一定附加相位差的感應(yīng)電壓U1和U2，這