磁电式传感器

1.工作原理及分类
1.2 分类：
恒磁通传感器 磁电传感器
动圈式
动磁式 开磁路式
变磁通传感器
闭磁路式
1.工作原理及分类
1.3恒磁通式传感器 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，结构常分为动圈式和动磁式。
1.工作原理及分类
磁铁和线圈的相对运动产生切割磁力线从而产生感应电势
e Blv sin Blv e BS sin BS
式中： B——气隙磁感应强度(Wb/m2) l ——线圈导线总长度(m) S——线圈所包围的面积(m2) v——线圈和磁铁间相对运动的速度(m/s) ω——线圈和磁铁间相对旋转运动的角速(rad/s) α——运动方向与磁感应强度方向的夹角
60 f n z
1.工作原理及分类
开磁路式传感器的安装：
1.工作原理及分类
结构简单，稳定。但输出信号小。 闭磁路式： 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，
1-永久磁铁；3-感应线圈； 5-内齿轮；6-外齿轮； 7-被测转轴
磁电式传感器
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主 要 内 容
磁电式传感器原理及分类
传感器基本特性 信号调理电路
磁电式传感器应用举例
1.工作原理及分类
1.1 工作原理
磁电式传感器是通过磁电作用把被测物理量（如振动、 位移、速度、转速等）转换为感应电动势的一种传感器。
被测信息
电磁元件
信号调理电路
输出信息
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) 不需要辅助电 缺点：尺寸和重量都较大。 源，是一种无 源传感器。
e NBlv
接入积分电路测量位移
接入微分电路测量加速度
x vt
dv a dt
4、磁电式传感器应用举例
磁电式传感器 可以用来测量振动、位移、转速、扭
矩等信号，将被测信号转化为电压信号。由于它为非接触 测量，永不磨损，抗干扰能力强，可靠性高，寿命长，有 较大的输出功率且性能稳定，因此在工程中被广泛使用。
1.工作原理及分类
1.4变磁通式传感器 变磁通式磁电感应传感器又称为变磁阻式或变气隙式磁 电传 感器， 常用来测量转速和扭矩 。 开磁路式：
1.工作原理及分类
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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。由频率计测得f，即可求得转速n。
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应电动势。 显 然， 感应电势的频率与被测转速成正 比。
n 60 f z
2、传感器基本特性
Io 传 感 器 R E Rf
当测量电路接入磁电传感器电路时， 磁电传感器的输出电流Io为：
E BolWv Io R Rf R Rf
式中： Rf——测量电路输入电阻； R——线圈等效电阻。
磁铁
线圈
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90 0
90 0
感应电动势与线圈相对磁铁运动线速度或角速度正比
1.工作原理及分类
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。
1.工作原理及分类
速度传感器型号举例： CD-6型磁电式振动速度传感 器，安装在各种机械装置的 轴承盖上。
磁电式传感器测量电路
传感器的电流灵敏度为:
Io BolW SI v R Rf
2、传感器基本特性
U0 I0 R f
传感器的电压灵敏度为：
NB0lvRf R Rf
SU
U 0 NB0lR f v R Rf
3、信号调理电路
微分电路和积分电路置于两级放大器之间，可测更多 物理量。 直接输出电动势测量速度
4、磁电式传感器应用举例
齿形 圆盘 扭转 轴 u u2
u1
t
磁电 传感器 2 1 磁电 传感器 u1 u2 测量 仪表
4、磁电式传感器应用举例
4.2用于汽车ABS系统：
4、磁电式传感器应用举例
★齿轮装在轮毂上，传感器与车轿 壳连在一起。 ★齿轮转动时，齿圈上的齿和齿槽 交替通过传感器，从而使磁路磁阻 变化； ★传感器可输出0.05-1.5hz的正弦 交流电压。
磁电式速度传感器
磁电式转速传感器
4、磁电式传感器应用举例
4.1扭矩测量 当转轴不受扭矩时，两线 圈输出信号相同，相位差为零。 当被测轴感受扭矩时，轴的两 端产生扭转角，因此两个传感 器输出的两个感应电动势将因 扭矩而有附加相位差 。，扭 0 转角 与感应电动势相位差的 关系为 z
0
式中：z为传感器定子、转子的 齿数。
1.工作原理及分类
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:
d e N dt
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。