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1、華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)4.7 磁電式傳感器磁電式傳感器4.7.1 磁電式傳感器磁電式傳感器變換原理:變換原理:把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 一種傳感器，又稱把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 一種傳感器，又稱電磁感應(yīng)式電磁感應(yīng)式或或電動(dòng)力式電動(dòng)力式傳感器。傳感器。edtNd 對(duì)于一個(gè)匝數(shù)為對(duì)于一個(gè)匝數(shù)為N的線圈，當(dāng)穿過(guò)該線圈的磁通 的線圈，當(dāng)穿過(guò)該線圈的磁通 發(fā)生變化時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e 為為線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，取決于匝數(shù)和磁通變化率。線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，取決于匝數(shù)和磁通變化率。第4章 常用傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)

2、機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁路磁阻、線圈運(yùn)動(dòng)速 度有關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁路磁阻、線圈運(yùn)動(dòng)速 度有關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。按照結(jié)構(gòu)不同，磁電式傳感器可分為：按照結(jié)構(gòu)不同，磁電式傳感器可分為：磁 電 式 磁 電 式 磁 電 式磁 電 式動(dòng)圈式動(dòng)圈式動(dòng)圈式動(dòng)圈式磁阻式磁阻式磁阻式磁阻式線速度型線速度型線速度型線速度型角速度型角速度型角速度型角速度型N磁電式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)磁電式傳感器動(dòng)圈式1.動(dòng)圈式動(dòng)圈式線速度型角速度型線速度型角速度型華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械

3、學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)【右手定則右手定則】亦稱“】亦稱“發(fā)電機(jī)定則發(fā)電機(jī)定則”?！?。確 定導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo) 體中感生電流方向的定 則。確 定導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo) 體中感生電流方向的定 則。伸開(kāi)石手，使拇指與 其余四指垂直，并都和手 掌在同一平面內(nèi)。假想將 伸開(kāi)石手，使拇指與 其余四指垂直，并都和手 掌在同一平面內(nèi)。假想將 右手右手放入磁場(chǎng)中，讓放入磁場(chǎng)中，讓磁力 線垂直地從手心進(jìn)入磁力 線垂直地從手心進(jìn)入，使，使 拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方 向拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方 向，這時(shí)其余，這時(shí)其余四指所指的 方向就是感生電流的方 向四指所指的 方向就是感生電流的方 向。如右圖所示。如右圖所示。eIB Lev

4、 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：式中：式中：v 與與外磁場(chǎng)外磁場(chǎng)B垂直的速度垂直的速度L 切割磁力線的導(dǎo)線長(zhǎng)度切割磁力線的導(dǎo)線長(zhǎng)度GvB磁電式傳感器動(dòng)圈式華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)sineN Bl v 在永久磁鐵產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)內(nèi)，放置一個(gè)可動(dòng)線 圈，當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中作在永久磁鐵產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)內(nèi)，放置一個(gè)可動(dòng)線 圈，當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中作直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所產(chǎn)生的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)時(shí)，它所產(chǎn)生的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)線圈匝數(shù)線圈匝數(shù)線圈與磁場(chǎng)的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度線圈與磁場(chǎng)的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度單匝線圈有效長(zhǎng)度單匝線圈有效長(zhǎng)度線圈運(yùn)動(dòng)方向與 磁場(chǎng)方向的夾角線圈運(yùn)動(dòng)方向與

5、磁場(chǎng)方向的夾角上式表明，當(dāng)上式表明，當(dāng)N、B、l 均為常數(shù)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小 與線圈運(yùn)動(dòng)的線速度成正比 均為常數(shù)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小 與線圈運(yùn)動(dòng)的線速度成正比 慣性式磁電速度計(jì)的工作原理慣性式磁電速度計(jì)的工作原理當(dāng)線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角為當(dāng)線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角為90時(shí)，上式 可改寫(xiě)為時(shí)，上式 可改寫(xiě)為eN Bl v 磁電式傳感器動(dòng)圈式華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)ek N B A 當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中作當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中作轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與結(jié)構(gòu)有關(guān)的 系數(shù)，與結(jié)構(gòu)有關(guān)的 系數(shù)，k Z0，磁電式傳感器動(dòng)圈式華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華

6、中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)動(dòng)圈式傳感器動(dòng)圈式傳感器線速度型線速度型磁電式傳感器動(dòng)圈式華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)測(cè)速電機(jī)測(cè)速電機(jī)磁電式傳感器的工作原理也是可逆的。磁電式傳感器的工作原理也是可逆的。作為測(cè)量 振動(dòng)或轉(zhuǎn)速，它工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)；作為測(cè)量 振動(dòng)或轉(zhuǎn)速，它工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)；若在線圈上加以 交變激勵(lì)電壓，則線圈就在磁場(chǎng)中振動(dòng)，成為激振器（電動(dòng)機(jī)狀態(tài)）。若在線圈上加以 交變激勵(lì)電壓，則線圈就在磁場(chǎng)中振動(dòng)，成為激振器（電動(dòng)機(jī)狀態(tài)）。角速度型角速度型磁電式傳感器動(dòng)圈式華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)2.磁阻式傳感器磁阻式傳感器磁阻式傳感

7、器的線圈與磁鐵彼此磁阻式傳感器的線圈與磁鐵彼此不作相對(duì)運(yùn)動(dòng)不作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)著的物體（導(dǎo)磁材料），由運(yùn)動(dòng)著的物體（導(dǎo)磁材料）改變磁路的磁阻改變磁路的磁阻，而引 起磁力線增強(qiáng)或減弱，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種 傳感器是由永久磁鐵及纏繞其上的線圈組成，如下圖，而引 起磁力線增強(qiáng)或減弱，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種 傳感器是由永久磁鐵及纏繞其上的線圈組成，如下圖測(cè)頻數(shù)測(cè)頻數(shù)當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒的凸 凹引起磁阻變化，使磁通量 變化，在線圈中感應(yīng)出交流 電動(dòng)勢(shì)，其頻率等于齒輪的 齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒的凸 凹引起磁阻變化，使磁通量 變化，在線圈中感應(yīng)出交流 電動(dòng)勢(shì)，其頻率等于齒輪的 齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積。磁電式傳感器動(dòng)圈式華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)磁阻式傳感器使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在不同場(chǎng) 合下可用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速、偏心量、振動(dòng)等。磁阻式傳感器使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在不同場(chǎng) 合下可用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速、偏心量、振動(dòng)等。磁電式傳感器動(dòng)圈式華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)轉(zhuǎn)速測(cè)量偏心測(cè)量振動(dòng)測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量偏心測(cè)量振動(dòng)測(cè)量磁電式傳感器動(dòng)圈式End