当前位置:文档之家› 电磁式传感器

电磁式传感器


重难点
测量电路,霍尔式传感器的工作原理。
难点:磁敏式传感器的基本特性。
熟练掌握电磁感应、霍尔效应的基本概念;
掌握磁电感应式传感器的工作原理、分类、基本特性、测量电路;
学习要求 掌握霍尔式传感器的工作原理;
了解霍尔元件的基本结构、基本特性、误差及其补偿;
了解磁电感应式传感器、霍尔式传感器的应用。
磁电式传感器
定义:通过磁电作用,将被测量的变化转 变为电信号的传感器。
分类: 磁电感应式传感器:利用法拉第电磁
感应定律,测量磁场和位置速度等 霍尔式传感器:利用霍尔效应,测量
磁场、位置、速度、电压、电流等 磁敏传感器:利用磁阻效应,测量转
速、磁通、电流、流量等
7.1 磁电感应式传感器
磁电感应式传感器简称感应式传感器,根据电磁感应原 理,利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电 动势即将运动速度转换成感应电势输出。是典型的无源传感 器。反向使用时可构成力发生器或电磁激振器,称为电动式 传感器。
7.1.4 信号调理电路
为便于各级阻抗匹配,将积分
电路和微分电路置于两极放大
器之间。
• 直接输出电动势测量速度;e NBlv
• 接入积分电路测量位移;x vt
• 接入微分电路测量加速度。
a dv dt
7.1.5磁电式传感器的应用举例
磁电式扭距传感器:
当扭距作用在转轴上时,两个磁电传感器输出的感应 电压u1、u2存在相位差,相差与扭距的扭转角成正比, 传感器可以将扭距引起的扭转角转换成相位差的电信号。
磁电传感器
霍尔传感器测转速
7.1.1 工作原理和结构类型
磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的。 根据法拉第电磁感应定律可知,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
e N d
dt
磁通变化率与磁场强度、磁路磁阻、线圈与磁 场的相对运动速度有关,故若改变其中一个因素, 都会改变线圈的感应电动势。
第7章 磁电式传感器.1 工作原理和结构类型 7.1.3 误差及其补偿 7.1.5 应用举例
7.1.2 动态特性 7.1.4 信号调理电路
7.2 霍尔式传感器
7.2.1 霍尔效应与霍尔元件材料 7.2.2 测量电路
7.2.3 特性和指标
7.2.4 补偿电路
7.2.5 应用举例
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
测量高转速的场合。
n 60 f z
图为闭磁路变磁通式传感器,它由装在转轴上的内齿轮5和 外齿轮6、永久磁铁1和感应线圈组成,内外齿轮齿数相同。 当 转轴连接到被测转轴上时,外齿轮不动,内齿轮随被测轴而转 动,内、外齿轮的相对转动使气隙磁阻产生周期性变化,从而 引起磁路中磁通的变化,使线圈内产生周期性变化的感应电动 势。 显然, 感应电势的频率与被测转速成正比。
e NBlv e NBs
在传感器中当结构参数确定后,B、l、N、 S均为定值,感应电动势e与线圈相对磁场的运 动速度(v或ω)成正比,所以这类传感器的基本 形式是速度传感器,能直接测量线速度或角速 度。如果在其测量电路中接入积分电路或微分 电路,那么还可以用来测量位移或加速度。但 由上述工作原理可知,磁电感应式传感器只适 用于动态测量。
深入理解电磁感应、霍尔效应的基本概念;
理解磁电感应式传感器的工作原理、分类、基本特性、测量电路;
能力点 理解霍尔式传感器的工作原理;
了解霍尔元件的基本结构、基本特性、误差及其补偿;
了解磁电感应式传感器、霍尔式传感器的应用。
重点:电磁感应、霍尔效应的基本概念,磁敏式传感器工作原理、分类、
优点:一种机-电能量变换型传感器,不需要供电电源,电 路简单,性能稳定,输出阻抗小,又具有一定的频率响应范 围(一般为10~1000Hz),只适用于振动、转速、扭矩等 动态测量。
缺点:尺寸和重量都较大。



磁电式传感器


• 电感式传感器是把 被测量转换成电感量 的变化,磁电式传感 器通过检测磁场的变 化测量被测量。
下图所示为动圈式磁电感应式传感器的结构原 理图。当线圈在垂直于磁场方向作直线运动或 旋转运动时,若以线圈相对磁场运动的速度v或 角速度ω表示,则所产生的感应电动势e为
e NBlv
式中l——每匝线圈的平均长度; B——线圈所在磁场的磁感应强度;
e NBs
式中l——每匝线圈的平均长度; B——线圈所在磁场的磁感应强度; S——每匝线圈的平均截面积 。
齿型转盘
转轴
磁电传感器1
u1
u
磁电传感器2
u2
测量电路
电磁心音传感器 电磁血流量计
例子1:某磁电传感器的总刚度为3200N/m,测得其固有频 率为20Hz。若欲使其固有频率降低为为10Hz,则其刚度应 该为多大?
根据以上原理有两种磁电感应式传感器: 恒磁通式:磁路系统恒定磁场,运动部件可以是 线圈也可以是磁铁。 变磁通式:线圈、磁铁静止不动,转动物体引起 磁阻、磁通变化。
1.恒磁通式
由永久磁铁、线圈、弹簧和骨架组成,磁路系统产生 恒定的直流磁场,磁路中的工作气隙固定不变,气隙中的磁 通也恒定不变,感应电势是由于线圈相对于永久磁铁运动时 切割磁力线产生的,运动部件可以是线圈也可以是磁铁,结 构常分为动圈式和动磁式
2变磁通式
变磁通式的线圈和永久磁铁都是静止的,感应电势 由变化的磁通产生。
开磁路式
闭磁路式
图为开磁路变磁通式:线圈、磁铁静止不动, 测量齿轮安装在被测
旋转体上,随被测体一起转动。每转动一个齿, 齿的凹凸引起磁路磁阻变
化一次,磁通也就变化一次,线圈中产生感应电势,其变化频率等于被测
转速n与测量齿轮上齿数z的乘积。由频率计测得f,即可求得转速n。这种
7.3 磁敏传感器
7.3.1 磁敏电阻 7.3.3 磁敏三极管
7.3.2 磁敏二极管
电磁感应、霍尔效应的基本概念; 知识单元 磁电感应式传感器的工作原理、分类(恒磁通式:动圈式和动铁式结构,
变磁通式:开磁路和闭磁路结构)、基本特性、测量电路与应用; 与知识点
霍尔式传感器的工作原理、测量电路与应用; 霍尔元件的基本结构、基本特性、误差及其补偿。
相关主题