磁電式傳感器第九章-wenkub
2023-05-26 12:49:03 本頁(yè)面
【正文】 。 ? 速度傳感器的輸出電壓正比于速度信號(hào) ， 便于直接放大 。振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)大體分兩種： ① 動(dòng)鋼型（線圈與殼體固定） ② 動(dòng)圈型（永久磁鐵與殼固定） 動(dòng)圈型 動(dòng)鋼型 13 ? 信號(hào)輸出測(cè)量電路 ? 直接輸出電動(dòng)勢(shì)測(cè)量速度； ? 接入積分電路測(cè)量位移； ? 接入微分電路測(cè)量加速度。 熱磁分流器由具有很大負(fù)溫度系數(shù)的特殊磁性材料做成 。 顯然 ， 傳感器靈敏度越高 ， 線圈中電流越大 ， 這種非線性越嚴(yán)重 。 8 磁電感應(yīng)式傳感器基本特性 當(dāng)測(cè)量電路接入磁電傳感器電路時(shí)，如圖所示，磁電傳感器的輸出電流 Io為 fofo RRl W vBRREI????傳感器的電流靈敏度為 fooI RRlWBvIS???當(dāng)傳感器的工作溫度發(fā)生變化或受到外界磁場(chǎng)干擾 、 受到機(jī)械振動(dòng)或沖擊時(shí) ， 其靈敏度將發(fā)生變化 ， 從而產(chǎn)生測(cè)量誤差 ， 其相對(duì)誤差為 fIIRRdRldlBdBSdS??????（ 91） 9 1. 非線性誤差 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(guò)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 , 如圖所示 。 這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 但輸出信號(hào)較小 ， 且因高速軸上加裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜測(cè)量高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合 。 deNdt???0e B lN ???式中： B 磁感應(yīng)強(qiáng)度， N0線圈匝數(shù)， L 每匝線圈長(zhǎng)度， V 運(yùn)動(dòng)速度 5 由 磁電式傳感器靈敏度： 0e N B l v S v? ? ?0S N B l?? 根據(jù)以上原理有兩種磁電感應(yīng)式傳感器： ?恒磁通式：磁路系統(tǒng)恒定磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈也可以是磁鐵。 ? 特點(diǎn)：輸出功率大 ， 穩(wěn)定可靠 ， 可簡(jiǎn)化二次儀表 ， 但頻率響應(yīng)低 ， 通常在 10— 100HZ， 適合作機(jī)械振動(dòng)測(cè)量 、 轉(zhuǎn)速測(cè)量 。1 第九章 磁電式傳感器 主要內(nèi)容： 磁電感應(yīng)式傳感器 霍爾式傳感器 磁敏傳感器 2 概述 ?導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 在導(dǎo)體兩端有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出；磁電式傳感器就是利用電磁感應(yīng)原理 ， 將運(yùn)動(dòng)速度 、 位移等物理量轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出 。 傳感器尺寸大 、 重 。 ?變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)物體引起磁阻、磁通變化。 7 圖為閉磁路變磁通式傳感器 ， 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)傳感器線圈相對(duì)于永久磁鐵磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度增大時(shí) ，將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電勢(shì) e和較大的電流 I， 由此而產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)方向與原工作磁場(chǎng)方向相反 ， 減弱了工作磁場(chǎng)的作用 ， 從而使得傳感器的靈敏度隨著被測(cè)速度的增大而降低 。 10 傳感器電流的磁場(chǎng)效應(yīng) 11 2. 溫度誤差 當(dāng)溫度變化時(shí) ， 式 （ 91） 中右邊三項(xiàng)都不為零 ， 對(duì)銅線而言每攝氏度變化量為 dl/l≈ 104, dR/R≈ 102， dB/B每攝氏度的變化量決定于永久磁鐵的磁性材料 。 它在正常工作溫度下已將空氣隙磁通分路掉一小部分 。 e s v?x vt?dvadt?14 ? 磁電式扭距傳感器： 當(dāng)扭距作用在轉(zhuǎn)軸上時(shí) ， 兩個(gè)磁電傳感器輸出的感應(yīng)電壓 u u2存在相位差 ， 相差與扭距的扭轉(zhuǎn)角成正比 ，傳感器可以將扭距引起的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相位差的電信號(hào) 。 ? 輸出阻抗低幾十～幾千歐 ， 對(duì)后置電路要求低 ， 干擾小 。 ?隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展 ， 磁敏傳感器正向薄膜化 ， 微型化和集成化方向發(fā)展 。 磁敏傳感器 磁學(xué)量 電信號(hào) 19 霍爾效應(yīng) ?1878年美國(guó)物理學(xué)家霍爾首先發(fā)現(xiàn)金屬中的霍爾效應(yīng)，因?yàn)樘鯖]有得到應(yīng)用。 ? 或通電的導(dǎo)體 （ 半導(dǎo)體 ） 放在磁場(chǎng)中 ， 電流 I與磁場(chǎng) B方向垂直 ， 在導(dǎo)體另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng) 。 I n q b d???代入后： H H HI B I BU B b R K I Bn q d d?? ? ? ? ?1HR nq ??? ? ?與材料有關(guān) 霍爾常數(shù) 霍爾電勢(shì)與電流和磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積成正比 HH RK d?與薄片尺寸有關(guān) 霍爾靈敏度 式中： ρ — 電阻率、 n— 電子濃度 μ — 電子遷移率 μ=υ/E 單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下載流子運(yùn)動(dòng)速度。
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