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(cè)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(yùn)動(dòng)速度變換成感應(yīng)電勢(shì)輸出的傳感器。它不需要輔助電源，就能把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào)，是一種有源傳感器。有時(shí)也稱(chēng)作電動(dòng)式或感應(yīng)式傳感器，它只適合進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量由于它有較大的輸出功率，故配用電路較簡(jiǎn)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(cè)量原理及其數(shù)學(xué)模型7.1.1慣性測(cè)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(gè)：1）產(chǎn)生磁通的磁場(chǎng)固定不變，導(dǎo)線或線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)切割磁力線便產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e;2）導(dǎo)線或線圈固定不動(dòng)磁場(chǎng)本身產(chǎn)生變化，即有梯度存在產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。綜上，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)的唯一條件是二者必須有相對(duì)變化，這樣將傳感器安裝在被測(cè)的運(yùn)動(dòng)體上，不需要參考坐標(biāo)系就可通過(guò)測(cè)量這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)而獲得被測(cè)體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。故稱(chēng)為相對(duì)測(cè)量原理，也稱(chēng)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(lèi)型恒定磁通式：工作氣隙中磁通不變，線圈中的感應(yīng)電勢(shì)由線圈相對(duì)永久磁鐵運(yùn)動(dòng)并切割磁力線產(chǎn)生。變磁阻式：磁鐵、線圈均不動(dòng)，感應(yīng)電勢(shì)由變化的磁通產(chǎn)生。如圖示轉(zhuǎn)速測(cè)量：1一永久磁鐵2一軟磁鐵，3一感應(yīng)線圈4一測(cè)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(kāi)磁路磁電式轉(zhuǎn)速傳感器

1-被測(cè)旋轉(zhuǎn)體；2-測(cè)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(dòng)勢(shì)→輸出周期感應(yīng)脈沖信號(hào)，f=Nn/60N—齒輪的齒數(shù)；n—轉(zhuǎn)速(r/min)；f—感應(yīng)脈沖信號(hào)頻率。第7章磁電式傳感器mckx0xm設(shè)：x0---振動(dòng)體的絕對(duì)位移；xm---質(zhì)量塊的絕對(duì)位移第7章磁電式傳感器當(dāng)w>>wn（w>3wn)時(shí)，xt/x0=1xt=x0,m看作靜止不動(dòng)φ=-180°當(dāng)w>>wn（w>3wn

)時(shí)，xt/x0=1xt=x0,m看作靜止不動(dòng)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(shì)：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(diǎn)動(dòng)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(chēng)慣性式動(dòng)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(duì)動(dòng)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(guò)頂桿與另一部件相連接動(dòng)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(dòng)信號(hào)變換成電信號(hào)。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(shí)，將傳感器安裝在機(jī)器上，在機(jī)器振動(dòng)時(shí)，在傳感器工作頻率范圍內(nèi)，線圈與磁鐵相對(duì)運(yùn)動(dòng)、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(dòng)速度值。與二次儀表相配接，即可顯示振動(dòng)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(cè)量。實(shí)例：振動(dòng)速度傳感器動(dòng)圈式振動(dòng)傳感器彈簧片阻尼杯磁鋼芯軸殼體線圈引線1—彈簧

2—?dú)んw

3—阻尼環(huán)

4—磁鋼

5—線圈

6—芯軸在測(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)。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(wú)負(fù)載（無(wú)扭矩）以ω旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)，兩感應(yīng)輸出產(chǎn)生附加相差0＝n,可見(jiàn)測(cè)出附加相差0使可測(cè)出扭角＝0/n，從而測(cè)出扭矩。扭矩測(cè)量12測(cè)量?jī)x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(gè)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(cè)頭3和4對(duì)著齒頂安裝。當(dāng)轉(zhuǎn)軸不受扭矩時(shí)，兩線圈輸出信號(hào)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(duì)扭轉(zhuǎn)角的增加而加大，其大小與相對(duì)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(dòng)監(jiān)測(cè)飛機(jī)地面振動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理方框圖激振器電動(dòng)式激振器按其磁場(chǎng)的形成方法分有永磁式和勵(lì)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(dòng)臺(tái)。電動(dòng)式激振器的結(jié)構(gòu)如圖所示，驅(qū)動(dòng)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(guò)經(jīng)功率放大后的交變電流i時(shí)，根據(jù)磁場(chǎng)中載流體受力的原理，線圈將受到與電流i成正比的電動(dòng)力的作用，此力通過(guò)頂桿傳到被測(cè)對(duì)象，即為激振力。

但是，由頂桿施加到被激對(duì)象上的激振力，不等于線圈受到的電動(dòng)力。傳動(dòng)比（電