常用传感器工作原理(磁电式)

dφ e = −N dt
磁通φ的变化率与磁场强度 磁通φ的变化率与磁场强度 B 、磁路磁阻Rm 线圈的运动速度 v 、 有关，改变其中一个因素，都会改变线圈的输出感应电动势。 有关，改变其中一个因素，都会改变线圈的输出感应电动势。
根据以上原理， 根据以上原理，磁电式传 感器在结构上可以分为动 圈式和磁阻式两类。 圈式和磁阻式两类。
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§1 动圈式磁电传感器
在永久磁铁产生的恒定磁场内，放置一个可动线圈， 在永久磁铁产生的恒定磁场内，放置一个可动线圈，当线 圈在磁场中作直线运动或旋转运动时， 圈在磁场中作直线运动或旋转运动时，所产生的感应电动 势 e为 ：
e = −NBlvsinθ e = −kNBSω
这类传感器的基本形式是 速度传感器，能直接测量 速度传感器， 因此， 线速度或角速度 。因此， 磁电感应式传感器只适用 于动态测量。 于动态测量。
§2 磁阻式磁电传感器
磁阻式传感器其线圈和磁铁彼此不做相对运动，由运动着的物 体（导磁材料）来改变磁路的磁阻，从而引起磁力线增强或减 弱，使线圈产生感应电动势。
测量齿轮由导磁材料制成， 测量齿轮由导磁材料制成，安 装在被测旋转体上， 装在被测旋转体上，随之一起 转动，每转过一个齿， 转动，每转过一个齿，传感器 磁路磁阻变化一次， 磁路磁阻变化一次，线圈产生 的感应电动势的变化频率(r/s) 的感应电动势的变化频率(r/s) 等于测量齿轮上齿轮的齿数N 等于测量齿轮上齿轮的齿数 和转速的n(r/min)乘积。 乘积。 和转速的 乘积
第3章 常用传感器的工作原理
3.7 磁电式传感器
将被测物理量转换为感应电动势的一种传感器。 将被测物理量转换为感应电动势的一种传感器。 当一个N匝线圈相对处于随时间变化的磁场中， 当一个 匝线圈相对处于随时间变化的磁场中，当穿过 匝线圈相对处于随时间变化的磁场中 它的磁通量φ发生变化时， 它的磁通量φ发生变化时，线圈产生的感应电动势 dφ
f n = .60 N
磁阻式磁电传感器使用方便，结构简单， 磁阻式磁电传感器使用方便，结构简单，在不同场合下可用来 测量转速、偏心量、振动等,产生感应电动势的频率作为输出 产生感应电动势的频率作为输出， 测量转速、偏心量、振动等 产生感应电动势的频率作为输出， 而电势的频率取决于磁通变化的频率。
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§3 磁电式传感器测量电路
磁电式传感器直接输出感应电势， 磁电式传感器直接输出感应电势，且传感器通常有较高 的灵敏度，所以一般不需要高增益放大器。 的灵敏度，所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传 感器是速度传感器，若要获取被测位移或角速度， 感器是速度传感器，若要获取被测位移或角速度，则要 配用积分或微分电路。 配用积分或微分电路。其中虚线框内整形及微分部分电 路仅用于以频率作为输出时。 路仅用于以频率作为输出时。
e = −N dt
磁电式传感器是利用电磁感应原理，将运动速度、 磁电式传感器是利用电磁感应原理，将运动速度、位移等物理 量转换成线圈中的感应电动势输出。 量转换成线圈中的感应电动势输出。 工作时不需要外加电源， 工作时不需要外加电源，可直接将被测物体的机械能转换为电 量输出。是典型的有源传感器。 量输出。是典型的有源传感器。 特点：输出功率大，稳定可靠，可简化二次仪表， 特点：输出功率大，稳定可靠，可简化二次仪表，但频率响 应低。通常在10— 适合作机械振动测量、 应低。通常在 —100HZ适合作机械振动测量、转速测量。 适合作机械振动测量 转速测量。 传感器尺寸大、 传感器尺寸大、重。 2
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动圈磁电式传感器的等效电路： 动圈磁电式传感器的等效电路：
线圈
uL = e
1 Z0 1+ + jωCc Z0 RL
≈e
等效电路的输出：
Rc甚小，可忽略，如果不使用特别加长电缆时，Cc可忽略， 甚小，可忽略，如果不使用特别加长电缆时， 可忽略， RL >> Z0 如果 时： uL ≈ e
磁电式传感器的工作原理是可逆的，作为测振传感器， 磁电式传感器的工作原理是可逆的，作为测振传感器，它 工作于发电机状态。 工作于发电机状态。 若在线圈上加以交变激励电压，则线圈就在磁场中运动， 若在线圈上加以交变激励电压，则线圈就在磁场中运动， 称为一个激振器（电动机状态）。 称为一个激振器（电动机状态）。 5
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