第五章磁电式传感器 山东理工火学机械学院 第五章磁电式传感器 定义：通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转 速)转换成电信号的一种传感器。 分类： 一磁电感应式传感器（线圈）； ·霍尔式传感器（霍尔元件）； 一磁栅式传感器（磁头）
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院 第五章磁电式传感器 定义：通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转 速）转换成电信号的一种传感器。 分类： 磁电感应式传感器（线圈）； 霍尔式传感器（霍尔元件）； 磁栅式传感器（磁头）
第五章磁电式传感器 山东理工火学机械学院 第一节嫩电感寇式传感器 ·磁电感应式传感器简称感应式传感器，也称为电 动式传感器。它是一种机-电能量变换型传感器
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院 第一节 磁电感应式传感器 • 磁电感应式传感器简称感应式传感器，也称为电 动式传感器。它是一种机-电能量变换型传感器
第五章磁电式传感器 山东理工火学机械学院 一、类型及其工作原理 此类传感器基于电磁感应原理。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 感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率， 即 d的 =- di 分类：恒定磁通式和变磁通式。（依据磁场是否恒定）
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院 一、类型及其工作原理 此类传感器基于电磁感应原理。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 分类：恒定磁通式和变磁通式。（依据磁场是否恒定）
第五章磁电式传感器 山东理工大学机械学院 (一)恒定磁通式 1、组成：永久磁铁（磁钢)4、 线圈3、金属骨架1、弹簧2、 壳体5。 2、特点：磁路系统产生恒定的直流磁场，磁路中的工作气 隙是固定不变的，因而气隙中的磁通也是恒定不变的。 3、类型： >动圈式：永久磁铁与壳体固定，线圈和骨架用柔软弹簧支 持； >动铁式：线圈组件和壳体固定，永久磁铁用柔软弹簧支承
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院 （一）恒定磁通式 1、组成：永久磁铁（磁钢）4、线圈3、金属骨架1、弹簧2、 壳体5。 2、特点：磁路系统产生恒定的直流磁场，磁路中的工作气 隙是固定不变的，因而气隙中的磁通也是恒定不变的。 3、类型： ➢ 动圈式：永久磁铁与壳体固定，线圈和骨架用柔软弹簧支 持； ➢ 动铁式：线圈组件和壳体固定，永久磁铁用柔软弹簧支承
第五章磁电式传感器 山东理工大学机械学院 a) b) 图5-2恒定磁通磁电感应式传感器结构原理图 1一金脑骨架2一弹贷3一线圈4一永久磁快5一壳体
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院
第五章磁电式传感器 山东理工大学机械学院 4、工作原理： 当壳体5随被测振动体一起振动时，由于弹簧2较软，运动 部件质量相对较大，因此振动频率足够高（远高于传感器 的固有频率)时，运动部件的惯性很大，来不及跟随振动 体一起振动，近于静止不动，振动能量几乎全被弹簧2吸 收，永久磁铁4与线圈3之间的相对运动速度接近于振动体 的振动速度。 磁铁4与线圈3相对运动使线圈3切割磁力线，产生与运动 速度成正比的感应电动势e 8 =-BIN,v
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院 4、工作原理： 当壳体5随被测振动体一起振动时，由于弹簧2较软，运动 部件质量相对较大，因此振动频率足够高（远高于传感器 的固有频率）时，运动部件的惯性很大，来不及跟随振动 体一起振动，近于静止不动，振动能量几乎全被弹簧2吸 收，永久磁铁4与线圈3之间的相对运动速度接近于振动体 的振动速度。 磁铁4与线圈3相对运动使线圈3切割磁力线，产生与运动 速度v成正比的感应电动势e
第五章磁电式传感器 山东理工火学机械学院 5、讨论： ·由上式可知，当传感器结构参数确定后，B、人八均为定 值，因此感应电动势与线圈相对磁场的运动速度成正比。 ● 振动频率低于固有频率，灵敏度变化；远大于固有频率 近似为常数；更高时，线圈阻抗增加，灵敏度有所下降。 一般频响范围：10Hz~2kHz。 (二)变磁通式 又称为变磁阻磁电感应式传感器，常用来测量旋转物体的 角速度。结构原理如下图
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院 5、讨论： ⚫ 由上式可知，当传感器结构参数确定后，B、l、N0均为定 值，因此感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度v成正比。 ⚫ 振动频率低于固有频率，灵敏度变化；远大于固有频率， 近似为常数；更高时，线圈阻抗增加，灵敏度有所下降。 ⚫ 一般频响范围：10Hz~2kHz。 （二）变磁通式 又称为变磁阻磁电感应式传感器，常用来测量旋转物体的 角速度。结构原理如下图
第五章磁电式传感器 山东理工大学机械学院 -5 a》 b)》 图5-3变磁通磁电感应式传感器结构原理图 1一拔测旋转体2一测量齿轮8一线國4一软快5一永久曲快
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院
第五章磁电式传感器 山东理工火学机械学院 1、开磁路变磁通式 ●工作原理：线圈3和磁铁5静止不动，测量齿轮2（导磁材 料制成)安装在被测旋转体1上，随之一起转动，每转过 一个齿，它与软铁4之间构成的磁路磁阻变化一次，磁通 也就变化一次，线圈3中产生的感应电动势的变化频率等 于测量齿轮2上齿轮的齿数和转速的乘积。 ●特点：结构简单，但需在被测对象上加装齿轮，使用不方 便，且因高速轴上加装齿轮会带来不平衡而不宜测高转速
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院 1、开磁路变磁通式 ⚫ 工作原理：线圈3和磁铁5静止不动，测量齿轮2（导磁材 料制成）安装在被测旋转体1上，随之一起转动，每转过 一个齿，它与软铁4之间构成的磁路磁阻变化一次，磁通 也就变化一次，线圈3中产生的感应电动势的变化频率等 于测量齿轮2上齿轮的齿数和转速的乘积。 ⚫ 特点：结构简单，但需在被测对象上加装齿轮，使用不方 便，且因高速轴上加装齿轮会带来不平衡而不宜测高转速
第五章磁电式传惑器 山东理工大学机械学院 2、闭磁路变磁通式 ●工作原理：被测转轴1带动椭圆形测量轮2在磁场气隙中等 速转动，使气隙平均长度周期性地变化，因而磁路磁阻也 周期性地变化，磁通同样周期性地变化，则在线圈3中产 生感应电动势，其频率f与测量轮2的转速n(rmin1)成 正比，即f=n/30。 在这种结构中，也可以用齿轮代替椭圆形测量轮2，软铁 (极掌)4制成内齿轮形式，这时输出信号频率为 f=nZ/60,其中Z为测量齿轮的齿数 ● 变磁通式传感器对环境要求不高；但其工作频率下限较高， 约50Hz
第五章 磁电式传感器 山东理工大学机械学院 2、闭磁路变磁通式 ⚫ 工作原理：被测转轴1带动椭圆形测量轮2在磁场气隙中等 速转动，使气隙平均长度周期性地变化，因而磁路磁阻也 周期性地变化，磁通同样周期性地变化，则在线圈3中产 生感应电动势，其频率f与测量轮2的转速n（r·min-1）成 正比,即f=n/30。 ⚫ 在这种结构中，也可以用齿轮代替椭圆形测量轮2，软铁 （极掌）4制成内齿轮形式，这时输出信号频率为 f=nZ/60，其中Z为测量齿轮的齿数。 ⚫ 变磁通式传感器对环境要求不高；但其工作频率下限较高， 约50Hz