第七章 磁電式傳感器

第七章磁電式傳感器12機(jī)械2班120402225劍靈預(yù)習(xí)題什么是磁電式傳感器？

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(cè)量（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。它不需要輔助電源，就能把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào)，是一種有源傳感器。由于它輸出功率大，且性能穩(wěn)定，具有一定的工作帶寬（10～1000Hz），所以得到普遍應(yīng)用。(1)位移測(cè)量(2)測(cè)轉(zhuǎn)速(3)計(jì)數(shù)裝置(導(dǎo)磁產(chǎn)品)檢缺口、檢齒磁場(chǎng)測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量應(yīng)用例子1.磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理？它與電感式傳感器的區(qū)別？磁電感應(yīng)式傳感器工作原理：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體在穩(wěn)恒均勻磁場(chǎng)中，沿垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)為式中:B——穩(wěn)恒均勻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；l——導(dǎo)體有效長(zhǎng)度；v——導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度。

當(dāng)一個(gè)W匝線圈相對(duì)靜止地處于隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中時(shí)，設(shè)穿過(guò)線圈的磁通為φ，則線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢(shì)e與磁通變化率dφ/dt有如下關(guān)系：區(qū)別:磁電式傳感器工作時(shí)不需要外加電源，其磁通量通過(guò)永磁產(chǎn)生；電感式傳感器的磁通量通過(guò)線圈通電產(chǎn)生。3.磁阻式傳感器的工作原理？在齒輪檢測(cè)中應(yīng)用？線圈和磁鐵部分都是靜止的，與被測(cè)物連接而運(yùn)動(dòng)的部分是用導(dǎo)磁材料制成的，在運(yùn)動(dòng)中，它們改變磁路的磁阻，因而改變貫穿線圈的磁通量，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率作為輸出，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率取決于磁通變化的頻率。

1－永久磁鐵3－感應(yīng)線圈2－軟鐵4－齒輪結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但輸出信號(hào)較小，當(dāng)被測(cè)軸振動(dòng)較大時(shí)，傳感器輸出波形失真較大。內(nèi)、外齒輪的齒數(shù)相同，當(dāng)轉(zhuǎn)軸聯(lián)結(jié)到被測(cè)軸上與被測(cè)閉磁路磁組式轉(zhuǎn)速傳感器軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)外齒輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使磁路氣隙發(fā)生變化，因而磁阻發(fā)生變化并使貫穿于線圈的磁通量變化，在線圈中感應(yīng)出電勢(shì)。5.請(qǐng)解析下圖兩種傳感器的工作原理？是什么傳感器？磁電式速度傳感器結(jié)構(gòu)原理下圖為為磁電式振動(dòng)速度傳感器的典型結(jié)構(gòu)。在測(cè)振時(shí)，傳感器固定或緊壓于被測(cè)系統(tǒng)，磁鋼4與殼體2一起隨被測(cè)系統(tǒng)的振動(dòng)而振動(dòng)，裝在芯軸6上的線圈5和阻尼環(huán)3組成慣性系統(tǒng)的質(zhì)量塊并在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。彈簧片1徑向剛度很大、軸向剛度很小，使慣性系統(tǒng)既得到可靠的徑向支承，又保證有很低的軸向固有頻率。阻尼環(huán)一方面可增加慣性系統(tǒng)質(zhì)量，降低固有頻率，另一方面在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻尼力使振動(dòng)系統(tǒng)具有合理的阻尼。7.霍爾元件在汽車點(diǎn)火線圈中的應(yīng)用？霍爾器件在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)：將霍爾傳感器放在分電器內(nèi)取代機(jī)械斷電器,用作點(diǎn)火脈沖發(fā)生器。這種霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器隨著轉(zhuǎn)速變化的磁場(chǎng)在帶電的半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生脈沖電壓,控制電控單元(ECU)的初級(jí)電流。相對(duì)于機(jī)械斷電器而言,霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器無(wú)磨損免維護(hù),能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境,還能精確地控制點(diǎn)火正時(shí),能夠較大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。其工作原理是:霍爾電路通電后,當(dāng)翼片齒未進(jìn)入工作氣隙時(shí),由磁鋼產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用到霍爾電路的磁感應(yīng)強(qiáng)度B>Bop(工作點(diǎn)),電路處于導(dǎo)通狀態(tài),輸出低電平Uo<0.4V。翼片齒進(jìn)入工作氣隙后,永磁磁鋼的磁力線被軟磁翼處屏蔽,使作用到電路的磁感應(yīng)強(qiáng)度P>BRP(釋放點(diǎn)),電路截止,輸出高電平(電壓幅度接近電源電壓)。在汽車分電器中,將翼片連接在凸輪軸上,傳感器固定于分電器底板上。工作中,當(dāng)翼片齒移入氣隙時(shí)給出一高電平,移出氣隙時(shí)給出一低電平,形成矩形波,利用下降沿(或上升沿)觸發(fā)點(diǎn)火電路,進(jìn)行點(diǎn)火。這種用霍爾翼片傳感器取代機(jī)械觸點(diǎn)斷電器的電子斷電器工作無(wú)慣性,無(wú)觸點(diǎn),無(wú)磨擦,無(wú)須保養(yǎng),壽命長(zhǎng),可靠性高,點(diǎn)火準(zhǔn)時(shí)性不受其它因素的影響,準(zhǔn)時(shí)誤差最小,和晶體管開(kāi)關(guān)電路一起工作時(shí),可使點(diǎn)火線圈次級(jí)得到較高的點(diǎn)火電壓和能量,且低速、高速點(diǎn)火性能均好。9.霍爾電流傳感器的工作原理？將380伏空調(diào)電源的“三芯護(hù)套線”夾到鉗形表的環(huán)形鐵中心，鉗形表的示值為多少？為什么？1、直放式(開(kāi)環(huán))電流傳感器(CS系列)當(dāng)原邊電流IP流過(guò)一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過(guò)磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測(cè)量并放大輸出，其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標(biāo)定為4V。2、磁平衡式(閉環(huán))電流傳感器(CSM系列)磁平衡式電流傳感器也稱補(bǔ)償式傳感器，即原邊電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)一個(gè)次級(jí)線圈電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償電流Is精確的反映原邊電流Ip，從而使霍爾器件處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài)。具體工作過(guò)程為：當(dāng)主回路有一電流通過(guò)時(shí)，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場(chǎng)被磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上，所產(chǎn)生的信號(hào)輸出用于驅(qū)動(dòng)功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個(gè)補(bǔ)償電流Is。這一電流再通過(guò)多匝繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)正好相反，因而補(bǔ)償了原來(lái)的磁場(chǎng)，使霍爾器件的輸出逐漸減小。當(dāng)與Ip與匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相等時(shí)，Is不再增加，這時(shí)的霍爾器件起到指示零磁通的作用，此時(shí)可以通過(guò)Is來(lái)測(cè)試Ip。當(dāng)Ip變化時(shí)，平衡受到破壞，霍爾器件有信號(hào)輸出，即重復(fù)上述過(guò)程重新達(dá)到平衡。被測(cè)電流的任何變化都會(huì)破壞這一平衡。一旦磁場(chǎng)失去平衡，霍爾器件就有信號(hào)輸出。經(jīng)功率放大后，立即就有相應(yīng)的電流