磁电式检测元件课件.pptxVIP

磁电式检测元件 9.1 磁电感应式传感器 磁电感应式传感器也称电动式传感器，它是利用导体和磁场相对运动而在导体内感应出电势的原理，构成的机-电能量转换型传感器，它不需要外加电源，结构简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围（一般为10～1 000 Hz），适用于转速、扭矩、振动等的动态测量。 9.1.1 工作原理与分类 一、 工作原理 如图9.1.1（a）所示的传感器，在磁铁之间放置N匝线圈的绕组，线圈平面与磁力线相垂直。当线圈沿水平方向以速度v相对磁场运动时，由电磁感应定律可知，当磁力线正方向、导体运动速度方向和感应电势正方向三者之间符合右手定则时，线圈中感应电动势为 e=NBlv （9.1.1） 同理，对 图9.1.1（b）情况，当N匝线圈与磁力线垂直并以角速度ω旋转时，线圈内感应电势为  e=NBSω （9.1.2） 当传感器的结构参数确定后，B、l、N、S均为确定值，此时感应电势仅与线圈相对磁场运动速度成正比，即 e=Kv或e=Kω （9.1.3） 由上述工作原理知，磁电感应式传感器只适用于动态测量，如直接测量振动物体的速度或旋转物体的角速度。如果在其测量电路中接入积分或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。上一页9.1 磁电感应式传感器 图9.1.1 磁电感应式传感器工作原理图 返回 （a）直线式； （b）旋转式 1—磁铁；2—线圈 9.1 磁电感应式传感器二、 磁电感应式传感器的分类 根据磁通的定义Φ=∫ABdA 可知，穿过闭合导电回路所包围面积内磁通量变化的原因有两种情况： （1）回路的位置、形状和大小不变，而回路所在处的磁感应强度随时间变化，因此磁通也随时间在变化。由此而引起的感应电势称为感生电动势，在电磁控制元件中又称变压器电势。  （2）回路所在处空间内磁感应强度的分布不随时间变化，但回路的位置、形状和大小在改变，此种情况下回路内的感应电动势称为动生电动势或切割电动势。 根据上述原理，磁电感应式传感器分为恒定磁通式和变磁通式两类。1．恒定磁通式? 恒定磁通磁电感应式传感器一般由永久磁铁、线圈、弹簧、阻尼器（线圈的金属骨架）和壳体等部分组成。根据运动部件的不同，又可分为动圈式如图9.1.2（a）所示和动铁式如图9.1.2（b）所示。 上一页 图9.1.2 恒定磁通磁电感应式传感器结构原理图返回（a）动圈式； （b）动铁式1—金属骨架；2—弹簧；3—线圈；4—永久磁铁；5—壳体 9.1 磁电感应式传感器2．变磁通式 实质上它应称为变磁阻式或变气隙式。其结构原理如图9.1.3所示。图9.1.3（a）为开磁路变磁通式，线圈和磁铁静止不动，由导磁材料做成的测量齿轮安装在被测旋转体上，随其一起转动，每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，磁通也变化一次，线圈中感应电势的变化频率等于齿轮的齿数和转速的乘积。 图9.1.3（b）为两极式闭磁路变磁通式结构示意图。被测转轴带动十字形铁心在磁场气隙中匀速转动，由于工作气隙长度随转动铁心位置不同而周期变化，相应的磁路磁阻、磁通也以同样周期变化，从而在线圈中感应出频率与转速与铁心齿数乘积成正比的感应电势。 上一页 图9.1.3 变磁通磁电感应式传感器结构原理图 返回（a）开磁路变磁通式；（b）闭磁路式1—被测物转轴；2—导磁体铁心；3—线圈；4—软铁；5—永久磁铁 9.1 磁电感应式传感器9.1.2 应用实例 一、 磁电感应式振动速度传感器 这是一种恒定磁通磁电感应式传感器，结构原理如图9.1.4所示。永久磁铁通过铝支架和圆筒形导磁材料制成的壳体固定在一起，形成磁路系统，壳体还起屏蔽作用。 二、 磁电感应式转速传感器 它是一种变气隙磁阻式磁电感应传感器。图9.1.5是它的结构原理图。转子和定子都用工业纯铁制成，并在其环形端面上均匀地铣有齿和槽，定子、转子上的齿、槽数相等。定子、转子和永久磁铁构成了传感器的磁路系统。 磁路中磁通将周期性地变化，从而在线圈中感应出近似正弦波的电压信号，转速越高，感应电势频率也就越高，它们之间关系为?  f=Zn/60 （9.1.4）Z——定（转子）端面上的齿数；n——被测物每分钟转数。 上一页 图9