傳感器第7章1磁電式課件

第7章磁電式傳感器主要內(nèi)容：1.磁電式傳感器的工作原理；2.磁電式傳感器的測量電路；3.磁電式傳感器的應(yīng)用。第7章磁電式傳感器磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將輸入運動速度變換成感應(yīng)電勢輸出的傳感器。它不需要輔助電源，就能把被測對象的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號，是一種有源傳感器。有時也稱作電動式或感應(yīng)式傳感器，它只適合進(jìn)行動態(tài)測量由于它有較大的輸出功率，故配用電路較簡單；零位及性能穩(wěn)定；工作頻帶一般為10~1000Hz。磁電式傳感器具有雙向轉(zhuǎn)換特性，利用其逆轉(zhuǎn)換效應(yīng)可構(gòu)成力(矩)發(fā)生器和電磁激振器等。磁電式傳感器機(jī)械能電量第7章磁電式傳感器7.1磁電式傳感器的慣性測量原理及其數(shù)學(xué)模型7.1.1慣性測量原理磁電式傳感器的基本工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律的基礎(chǔ)上，即：，此式成立的條件有兩個：1）產(chǎn)生磁通的磁場固定不變，導(dǎo)線或線圈相對磁場運動切割磁力線便產(chǎn)生感應(yīng)電勢e;2）導(dǎo)線或線圈固定不動磁場本身產(chǎn)生變化，即有梯度存在產(chǎn)生感應(yīng)電勢。綜上，產(chǎn)生感應(yīng)電勢的唯一條件是二者必須有相對變化，這樣將傳感器安裝在被測的運動體上，不需要參考坐標(biāo)系就可通過測量這種相對運動而獲得被測體的絕對運動。故稱為相對測量原理，也稱慣性原理。(a)旋轉(zhuǎn)型（；(b)平移型（變氣隙）第7章磁電式傳感器兩種基本類型恒定磁通式：工作氣隙中磁通不變，線圈中的感應(yīng)電勢由線圈相對永久磁鐵運動并切割磁力線產(chǎn)生。變磁阻式：磁鐵、線圈均不動，感應(yīng)電勢由變化的磁通產(chǎn)生。如圖示轉(zhuǎn)速測量：1一永久磁鐵2一軟磁鐵，3一感應(yīng)線圈4一測量齒輪第7章磁電式傳感器磁阻調(diào)制(變磁阻)型磁電式傳感器的工作原理開磁路磁電式轉(zhuǎn)速傳感器

1-被測旋轉(zhuǎn)體；2-測量齒輪；3-線圈；4-軟鐵；5-永久磁鐵原理：磁阻變化→線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢→輸出周期感應(yīng)脈沖信號，f=Nn/60N—齒輪的齒數(shù)；n—轉(zhuǎn)速(r/min)；f—感應(yīng)脈沖信號頻率。第7章磁電式傳感器mckx0xm設(shè)：x0---振動體的絕對位移；xm---質(zhì)量塊的絕對位移第7章磁電式傳感器當(dāng)w>>wn（w>3wn)時，xt/x0=1xt=x0,m看作靜止不動φ=-180°當(dāng)w>>wn（w>3wn

)時，xt/x0=1xt=x0,m看作靜止不動φ=-180關(guān)于工作頻段：阻尼比ζ的影響：ζ較大（0.7左右），減小共振峰，改善低頻響應(yīng)。固有頻率wn的影響：降低wn，擴(kuò)大低頻段。理想情況，當(dāng)w>>wn線圈中的感應(yīng)電勢：e=WBlv靈敏度：S=WBl第7章磁電式傳感器7.2磁電式傳感器7.2.1結(jié)構(gòu)特點動鐵式：線圈組件與傳感器殼體固定，永久磁鐵用柔軟的彈簧支撐。又稱慣性式動圈式：永久磁鐵與傳感器殼體固定，線圈組件用柔軟的彈簧支撐。相對動鐵式，慣性質(zhì)量小，增加阻尼比。直接式殼體固定于一部件上，通過頂桿與另一部件相連接動圈式NS永久磁鐵線圈彈簧7.2.2磁電式傳感器的誤差溫度誤差/永久磁鐵的不穩(wěn)定性誤差/非線性誤差第7章磁電式傳感器

屬于慣性式傳感器。是利用磁電感應(yīng)原理把振動信號變換成電信號。它主要由磁路系統(tǒng)、慣性質(zhì)量、彈簧阻尼等部分組成。工作時，將傳感器安裝在機(jī)器上，在機(jī)器振動時，在傳感器工作頻率范圍內(nèi)，線圈與磁鐵相對運動、切割磁力線，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓值正比于振動速度值。與二次儀表相配接，即可顯示振動速度或位移量的大小。也可以輸送到其它二次儀表或交流電壓表進(jìn)行測量。實例：振動速度傳感器動圈式振動傳感器彈簧片阻尼杯磁鋼芯軸殼體線圈引線1—彈簧

2—殼體

3—阻尼環(huán)

4—磁鋼

5—線圈

6—芯軸在測振時，傳感器固定或緊壓于被測系統(tǒng)，磁鋼4與殼體2一起隨被測系統(tǒng)的振動而振動。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)量塊并在磁場中運動。第7章磁電式傳感器磁電式扭矩傳感器結(jié)構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)軸無負(fù)載（無扭矩）以ω旋轉(zhuǎn)時，兩端輸出等幅、同頻、相差180°的兩近似正弦波；當(dāng)有負(fù)載（有扭矩）時，兩感應(yīng)輸出產(chǎn)生附加相差0＝n,可見測出附加相差0使可測出扭角＝0/n，從而測出扭矩。扭矩測量12測量儀表uwt如圖(

磁電感應(yīng)式扭矩傳感器)所示，在轉(zhuǎn)軸上固定兩個齒輪1和2，它們的材質(zhì)、尺寸、齒形和齒數(shù)均相同。永久磁鐵和線圈組成的磁電式檢測頭3和4對著齒頂安裝。當(dāng)轉(zhuǎn)軸不受扭矩時，兩線圈輸出信號相同，相位差為零。轉(zhuǎn)軸承受扭矩后，相位差不為零，且隨兩齒輪所在橫截面之間相對扭轉(zhuǎn)角的增加而加大，其大小與相對扭轉(zhuǎn)角、扭矩成正比。第7章磁電式傳感器§7.5、應(yīng)用－振動監(jiān)測飛機(jī)地面振動實驗系統(tǒng)原理方框圖激振器電動式激振器按其磁場的形成方法分有永磁式和勵磁式兩種。前者多用于小型激振器，后者多用于較大型的激振器，即振動臺。電動式激振器的結(jié)構(gòu)如圖所示，驅(qū)動線圈固裝在頂桿上，并由支承彈簧支承在殼體中，線圈正好位于磁極與鐵芯的氣隙中。當(dāng)線圈通過經(jīng)功率放大后的交變電流i時，根據(jù)磁場中載流體受力的原理，線圈將受到與電流i成正比的電動力的作用，此力通過頂桿傳到被測對象，即為激振力。

但是，由頂桿施加到被激對象上的激振力，不等于線圈受到的電動力。傳動比（電