傳感器與檢測技術(shù)---第7章磁電式傳感器(已修改)
2024-10-31 10:44 本頁面
【正文】 第 7章 磁電式傳感器 磁電感應(yīng)式傳感器 霍爾式傳感器 第 7章 磁電式傳感器 返回主目錄 通過磁電作用將被測量轉(zhuǎn)換成電動勢信號的設(shè)備稱作電磁式傳感器，常用的有 磁電感應(yīng)式 和 霍爾式 兩種。 第 7章 磁電式傳感器 磁電感應(yīng)式傳感器 磁電感應(yīng)式傳感器又稱磁電式傳感器 , 是利用電磁感應(yīng)原理將被測量 （ 如振動 、 位移 、 轉(zhuǎn)速等 ） 轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器 。 它的特點(diǎn)是不需要輔助電源就能把被測對象的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號 ， 屬于有源傳感器 。 一 、 磁電式傳感器工作原理 根據(jù)電磁感應(yīng)定律 , 當(dāng) W匝線圈在恒定磁場內(nèi)運(yùn)動時(shí) , 設(shè)穿過線圈的磁通為 Φ, 則線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢 E 為： dtdWE ???第 7章 磁電式傳感器 磁電式傳感器有 變磁通式 和 恒磁通式 兩種結(jié)構(gòu) 。 1. 變磁通式磁電傳感器 變磁通式磁電傳感器，主要用來測量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。它又分為 開磁路 和 閉磁路 兩種： 圖 7 – 1(a) 為開磁路變磁通式：線圈 、 磁鐵靜止不動 , 測量齒輪安裝在被測旋轉(zhuǎn)體上 , 隨之一起轉(zhuǎn)動 。 每轉(zhuǎn)動一個(gè)齒 , 齒的凹凸引起磁路磁阻變化一次 , 磁通也就變化一次 , 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢 , 其變化頻率等于被測轉(zhuǎn)速與測量齒輪齒數(shù)的乘積 （ 即 f=nZ/60)。 這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單 , 但輸出信號較小 , 且因高速軸上加裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜測量高轉(zhuǎn)速 。 。 第 7章 磁電式傳感器 圖 7 1(b) 為閉磁路變磁通式 , 它由裝在轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)齒輪和外齒輪 、 永久磁鐵和感應(yīng)線圈組成 , 內(nèi)外齒輪齒數(shù)相同 。 當(dāng)轉(zhuǎn)軸連接到被測轉(zhuǎn)軸上時(shí) , 外齒輪不動 , 內(nèi)齒輪隨被測軸而轉(zhuǎn)動 ， 內(nèi) 、 外齒輪的相對轉(zhuǎn)動使氣隙磁阻產(chǎn)生周期性變化 , 從而引起磁路中磁通的變化 ,使線圈內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的感生電動勢 。 顯然 ， 感應(yīng)電勢的頻率與被測轉(zhuǎn)速成正比 。 第 7章 磁電式傳感器 2. 恒磁通式磁電傳感器 圖 72 為恒磁通式磁電傳感器 。 它的磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場 , 磁路中的工作氣隙固定不變 , 因而氣隙中磁通也是恒定不變的 。 其運(yùn)動部件可以是線圈 （ 動圈式 ） , 也可以是磁鐵 （ 動鐵式 ） , 動圈式 （ 圖 7 2（ a） ） 和動鐵式 （ 圖 7 2(b)）的工作原理是完全相同的 。 當(dāng)殼體隨被測振動體一起振動時(shí) , 由于彈簧較軟 , 運(yùn)動部件質(zhì)量相對較大 。 當(dāng)振動頻率足夠高（ 遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率 ） 時(shí) , 運(yùn)動部件慣性很大 , 來不及隨振動體一起振動 , 近乎靜止不動 , 振動能量幾乎全被彈簧吸收 , 永久磁鐵與線圈之間的相對運(yùn)動速度接近于振動體振動速度 , 磁鐵與線圈的相對運(yùn)動切割磁力線 , 從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢 。 第 7章 磁電式傳感器 式中： B ——工作氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度 。 L——每匝線圈平均長度 。 W——線圈在工作氣隙磁場中的匝數(shù) 。 v——相對運(yùn)動速度 。 由此可知 ， 只要測出感應(yīng)電動勢 E， 就可知物體運(yùn)動的速度 。 B L W vE ?? (7 2) 根據(jù)電磁感應(yīng)定律， W匝線圈切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 第 7章 磁電式傳感器 二 、 磁電式傳感器基本特性 當(dāng)測量電路接入磁電傳感器電路時(shí) （ 見下圖 ） , 磁電傳感器的輸出電流 I0為 式中： Rf——測量電路輸入電阻 。 R—— （ 7 3） ff RRB L W vRREI????0而傳感器的輸出電壓 fff RRB LW v RRIU??? 00E R Rf I0 U0 傳感器 第 7章 磁電式傳感器 當(dāng)傳感器的工作溫度發(fā)生變化或受到外界磁場干擾 、 機(jī)械振動或沖擊時(shí) , 其靈敏度將發(fā)生變化而產(chǎn)生測量誤差 。 其 相對誤差 為 fI RRB LWvIS??? 0ffU RRB LW RvUS??? 01. 傳感器的電流靈敏度為 (7 4) 2. 傳感器的電壓靈敏度為 (7 6) ffIIRRRRdLdLBdBSdS?????? )(? （ 7 7） 第 7章 磁電式傳感器 3. 磁電式傳感器產(chǎn)生非線性誤差的主要原因是 : 由于傳感器線圈內(nèi)有電流 I 流過時(shí) , 將產(chǎn)生一定的交變磁通 ΦI, 此交變磁通疊加在永久磁鐵所產(chǎn)生的工作磁通上 , 使恒定的氣隙磁通變化而造成的 如圖 7 3所示 。 顯
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1