模块四磁敏传感器学习单元一磁电感应式传感器学习单元二电感式传感器学习单元三霍尔传感器学习单元四磁敏传感器的应用
学习单元一 磁电感应式传感器 学习单元二 电感式传感器 学习单元三 霍尔传感器 学习单元四 磁敏传感器的应用 模块四 磁敏传感器
模块四磁敏传感器模块导读磁敏传感器利用磁场作为媒介，可以检测很多物理量如位移、振动、力、转速、加速度、流量、电流、电功率等。它不仅可实现非接触测量，而且不从磁场中获取能量。在很多情况下，可采用永久磁铁来产生磁场，不需要附加能源，因此，这类传感器获得极为广泛的应用。磁敏传感器是传感器产品的一个重要组成部分，随着我国磁敏传感器技术的发展，其产品种类和质量将会得到进一步发展和提高，汽车、民用仪表等量大面广的领域已得以应用
模块四 磁敏传感器 模块导读 磁敏传感器利用磁场作为媒介，可以检测很多物理量， 如位移、振动、力、转速、加速度、流量、电流、电功率等。 它不仅可实现非接触测量，而且不从磁场中获取能量。在很 多情况下，可采用永久磁铁来产生磁场，不需要附加能源， 因此，这类传感器获得极为广泛的应用。磁敏传感器是传感 器产品的一个重要组成部分，随着我国磁敏传感器技术的发 展，其产品种类和质量将会得到进一步发展和提高，汽车、 民用仪表等量大面广的领域已得以应用
模块四磁敏传感器模块导读国产的电流传感器、高斯计等产品已经进入国际市场与国外产品的差距正在快速缩小。磁敏传感器感知磁性物体的存在或磁性强度（在有效范围内）。这些磁性材料除永磁体外，还包括顺磁材料（铁钻、镍及它们的合金）、感知通电（直、交）线包或导线周围的磁场
模块四 磁敏传感器 模块导读 国产的电流传感器、高斯计等产品已经进入国际市场， 与国外产品的差距正在快速缩小。 磁敏传感器感知磁性物体的存在或磁性强度（在有效范 围内）。这些磁性材料除永磁体外，还包括顺磁材料（铁、 钴、镍及它们的合金）、感知通电（直、交）线包或导线周 围的磁场
学习单元一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。它利用电磁感应原理，将运动速度转换成线圈中的感应电动势输出。它的工作不需要外加电源，而是直接从被测物体吸收机械能量并转换成电信号输出。它是一种典型的机电能量变换型传感器，属于发电型传感器。由于这种传感器电路简单，性能稳定，输出功率较大，输出阻抗小，一般不需要高增益放大器，用一般的放大器即可，因而大大简化了配用的二次仪表电路。它还具有一定的频率响应范围（一般为10~1000Hz），适用于振动、位移、转速、扭矩等参数的测量。这种传感器在各工程系统中获得了较普遍的应用。其缺点是传感器的尺寸和质量都较大
学习单元一 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 利用电磁感应原理，将运动速度转换成线圈中的感应电动势输出。它 的工作不需要外加电源，而是直接从被测物体吸收机械能量并转换成 传感器。由于这种传感器电路简单，性能稳定，输出功率较大，输出 阻抗小，一般不需要高增益放大器，用一般的放大器即可，因而大大 简化了配用的二次仪表电路。它还具有一定的频率响应范围（一般为 10~1 000 Hz），适用于振动、位移、转速、扭矩等参数的测量。这 种传感器在各工程系统中获得了较普遍的应用。其缺点是传感器的尺 寸和质量都较大
学习单元一磁电感应式传感器磁电感应式传感器的工作原理磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的。根据电磁感应定律，线圈两端的感应电动势正比于线圈所包围的磁链对时间的变化率，即e=-nd(4-1)dt式中，N为线圈匝数；Φ为线圈所包围的磁通量根据上述原理，磁电感应式传感器分为两种：一种是变磁通式，另一种是恒定磁通式
学习单元一 磁电感应式传感器 一、 磁电感应式传感器的工作原理 磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的。根据 电磁感应定律，线圈两端的感应电动势正比于线圈所包围 的磁链对时间的变化率，即 4-1） 式中，N为线圈匝数；Φ为线圈所包围的磁通量。 根据上述原理，磁电感应式传感器分为两种：一种是 变磁通式，另一种是恒定磁通式。 d e N dt = −
学习单元一磁电感应式传感器变磁通式传感器变磁通式（变磁阻式或变气隙式）传感器常用于旋转角速度的测量，如图4-1所示。(b)(a)图4-1变磁通式传感器的结构原理图1一被测转轴：2一铁心：3线圈：4一软铁：5一永久磁铁
学习单元一 磁电感应式传感器 二、 变磁通式传感器 变磁通式（变磁阻式或变气隙式）传感器常用于旋转角速 度的测量，如图4-1所示。 图4-1 变磁通式传感器的结构原理图 1—被测转轴； 2—铁心； 3—线圈； 4—软铁； 5—永久磁铁
学寸单元一磁电感应式传感器图4-1（a）所示为开磁路变磁通式结构示意图，线圈和磁铁静止不动，铁心测量齿轮（导磁材料制成）安装在被测转轴上，随之一起转动，每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次。线圈中产生的感应电动势的变化频率等于铁心上齿轮的齿数和转速的乘积。这种传感器结构简单，但输出信号较小，且因高速轴上加装齿轮较危险而不宜测量高转速
学习单元一 磁电感应式传感器 图4-1（a）所示为开磁路变磁通式结构示意图，线圈和磁铁 静止不动，铁心测量齿轮（导磁材料制成）安装在被测转轴上，随 之一起转动，每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，磁通也就 变化一次。线圈中产生的感应电动势的变化频率等于铁心上齿轮的 齿数和转速的乘积。这种传感器结构简单，但输出信号较小，且因 高速轴上加装齿轮较危险而不宜测量高转速
学寸单元一磁电感应式传感器图4-1（b）所示为两极式闭磁路变磁通式结构示意图，被测转轴带动随圆形铁心在磁场气隙中等速转动，使气隙平均长度周期性变化因而磁路磁阻也周期性地变化，致使磁通同样地周期性变化，在线圈中产生频率与铁心转速成正比的感应电动势。在这种结构中，也可以用齿轮代表椭圆形铁心，软铁（极掌）制成内齿轮形式，并使两齿轮的齿数相等。当被测物体转动时，两齿轮相对运动，磁路的磁阻发生变化，因而在线圈中产生频率与转速成正比的感应电动势
学习单元一 磁电感应式传感器 图4-1（b）所示为两极式闭磁路变磁通式结构示意图，被测转轴 带动椭圆形铁心在磁场气隙中等速转动，使气隙平均长度周期性变化， 因而磁路磁阻也周期性地变化，致使磁通同样地周期性变化，在线圈中 产生频率与铁心转速成正比的感应电动势。在这种结构中，也可以用齿 轮代表椭圆形铁心，软铁（极掌）制成内齿轮形式，并使两齿轮的齿数 相等。当被测物体转动时，两齿轮相对运动，磁路的磁阻发生变化，因 而在线圈中产生频率与转速成正比的感应电动势
学习单元一磁电感应式传感器三、恒定磁通式传感器恒定磁通式传感器有两种，图4-2（a）所示为动圈式，图4-2（b）所示为动铁式。它是由永久磁铁、线圈、弹簧、阻尼器（金属骨架）和壳体等组成磁路系统产生恒定的磁场，磁路中的工作气隙是固定不变的。(b)(a)图4-2恒定磁通式传感器的结构原理图1一金属骨架：2一弹簧：3一线圈：4一永久磁铁：5一壳体
学习单元一 磁电感应式传感器 三、 恒定磁通式传感器 恒定磁通式传感器有两种，图 4-2（a）所示为动圈式，图4-2（b） 所示为动铁式。它是由永久磁铁、线圈、弹簧、阻尼器（金属骨架）和壳 体等组成磁路系统产生恒定的磁场，磁路中的工作气隙是固定不变的。 图4-2 恒定磁通式传感器的结构原理图 1—金属骨架； 2—弹簧； 3—线圈； 4—永久磁铁； 5—壳体
学习单元一磁电感应式传感器动圈式和动铁式传感器的工作原理相同，当壳体随被测振动体一起振动时，由于弹簧较软，运动部件质量相对较大，因此当振动频率足够高（远高于传感器的固有频率）时，运动部件的惯性很大，来不及跟踪振动体一起振动，几近静止不动，振动能量几乎全被弹簧吸收，永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振动速度。磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度V成正比的感应电动势，即e= - BolWv(4-2)式中，B.为工作气隙磁感应强度；W.为线圈处于工作气隙磁场中的匝数，称为工作匝数；为每匝线圈的平均长度
学习单元一 磁电感应式传感器 动圈式和动铁式传感器的工作原理相同，当壳体随被测振动 体一起振动时，由于弹簧较软，运动部件质量相对较大，因此当振 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，来不及跟踪振动体一起振动，几近静止不动，振动能量几乎全 被弹簧吸收，永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振 动速度。磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度 v成正比的感应电动势，即 e=－B0 lW0v 4-2） 式中，B0为工作气隙磁感应强度；W0为线圈处于工作气隙磁 场中的匝数，称为工作匝数；l为每匝线圈的平均长度