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Zn f 60
第一节磁电式传感器
3、磁阻式磁电传感器
闭 磁 路 磁 阻 式 转 速 传 感 器
4 3 2 1 3 1 A 6 N S 7 A 5 6 5
(a )
(b )
采用在振动强的场合，有下限工作频率（50Hz ） 有上限工作频率可达到（100Hz ）
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第一节磁电式传感器
3、磁阻式磁电传感器
本章教学:
一、教学要求：
了解磁电式传感器的种类与应用特点； 理解压电效应的机理； 了解常用压电材料的种类与特性 掌握压电式传感器的结构、等效电路、测量电路和应用 范围。
掌握霍尔传感器的原理、结构及应用。特性和转换电路；
理解电动势式传感器的设计思想和设计要点，从中领会 应用中应注意的问题；明确各种传感器的应用范围。
• • • • 磁电式传感器 霍尔传感器 压电式传感器 本章重点：霍尔传感器的原理与应用； 本章难点：霍尔传感器系统的构成、测量方法。
四、教学过程：
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第一节磁电式传感器
电磁感应式传感器又称磁电式传感器， 是利用电 磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换 成电信号的一种传感器。它不需要辅助电源， 就能 把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是一 种有源传感器。 由于它输出功率大， 且电路简单， 性能稳定，输出阻抗小，具有一定的工作带宽 （10～1000 Hz），所以得到普遍应用。 但是只适合进行动态测量。
而电势的频率取决于磁通变化的频率。
结构：开磁路、闭磁路
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第一节磁电式传感器
3、磁阻式磁电传感器
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第一节磁电式传感器
3、磁阻式磁电传感器
开磁路 1－永久磁铁 3－感应线圈 2－软铁 4－齿轮
结构比较简单，但输出信号较小， 当被测轴振动较大时，传感器输出波形失真较大。
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第一节磁电式传感器
3、磁阻式磁电传感器
闭磁路变磁通式传感器，它由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、 永久磁铁和感应线圈组成，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。
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第一节磁电式传感器
2、动圈式磁电传感器
工作原理
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第一节磁电式传感器
2、动圈式磁电传感器
工作原理
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第一节磁电式传感器
2、动圈式磁电传感器
工作原理
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第一节磁电式传感器
2、动圈式磁电传感器
工作原理
如果在线圈运动部分的磁场强度B是均匀的， 则当线圈与磁场的相对速度为υ 时，线圈的感应电动势：
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第一节磁电式传感器
1、磁电式传感器的工作原理
2、动圈式磁电传感器 3、磁阻式磁电传感器 4、磁电式传感器的动态特性
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第一节磁电式传感器
1、工作原理
法拉第电磁感应定律：根据电磁感应定律，
感应电势为
当导体 在稳恒均匀磁场中，沿垂直磁场方向运动时，导体内产生的
d E N dt
如果线圈是N 匝，磁场强度是B，每匝线圈的平均长度la， 线圈相对磁场运动的速度为υ =dx/dt，角速度为 则整个线圈中所产生的电动势为：
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第一节磁电式传感器
2、动圈式磁电传感器
结构
图5.1.2 磁电式振动传感器的结构原理图 1-弹簧片 2-永久磁铁 3-阻尼器 4-引线 5-芯杆 6-外壳 7-线圈 8-弹簧片
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第一节磁电式传感器
3、磁阻式磁电传感器
线圈和磁铁部分都是静止的，与被测物连接而运动的部分 是用导磁材料制成的，在运动中，它们改变磁路的磁阻， 因而改变贯穿线圈的磁通量，在线圈中产生感应电动势。 用来测量转速，线圈中产生感应电动势的频率作为输出，
E NBla v
6
E NBSw
S为每匝线圈的平均截面积
第一节磁电式传感器
1、工作原理
不同类型的磁电式传感器
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第一节磁电式传感器
2、动圈式磁电传感器
弹簧片 壳体 N 永磁体 S极 线圈 永磁体 永磁体 N极 S 线圈
工作原理
v
弹簧 壳体
（a）动圈式
（b）动铁式
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第一节磁电式传感器
2、动圈式磁电传感器
工作ห้องสมุดไป่ตู้理
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，因而气隙 中磁通也是恒定不变的。 其运动部件可以是线圈（动圈式），也可以是磁铁
（动铁式），动圈式（图（a））和动铁式（图 (b)）的工作原理是完全相同
的。 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， 当振动频率足够高（远大于传感器固有频率）时，运动部件惯性很大， 来不及随振动体一起振动， 近乎静止不动，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，磁铁与线圈的相 对运动切割磁力线， 从而产生感应电势。
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介绍磁电式传感器、霍尔传感器和压电式传感器的 原理与应用。这几种传感器是将被测量转换为电动势的 装置。磁电式传感器应用磁感应原理工作，常用来测量
振动与转速；霍尔元件的工作原理是霍尔效应，多用于
测量位移和压力；压电式传感器的工作原理是压电效应 ，常用来测量振动、加速度等动态物理量。
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本章教学:
二、教学时间安排：8学时 三、主要内容：
E NBla sin
当α ＝90°，线圈的感应电动势为：
E NBla
当N、B和la恒定不变时，E与υ =dx/dt成正比， 根据感应电动势E的大小就可以知道被测速度的大小。
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第一节磁电式传感器
2、动圈式磁电传感器
磁电式传感器构成： 1、磁路系统：由它产生恒定直流磁场。为了减小传感器的体 积，一般都采用永久磁铁； 2、线圈：由它运动切割磁力线产生感应电动势。 作为一个完整的磁电式传感器，除了磁路系统和线圈外，还 有一些其它元件，如壳体、支承、阻尼器、接线装置等。 结构
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与测量齿轮上齿数的乘积。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的场合。
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第一节磁电式传感器
4、磁电感应式传感器基本特性
当测量电路接入磁电传感器电路时，磁电传感器的输出电流Io为