磁電式轉速測量傳感器:磁電式傳感器

2022/04/06 21:45 · 傳感器知識資訊 ·  · 磁電式轉速測量傳感器:磁電式傳感器已關閉評論
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磁電式轉速測量傳感器:磁電式傳感器收藏查看我的收藏0有用+1已投票0磁電式傳感器語音編輯鎖定討論上傳視頻上傳視頻磁電式傳感器是利用電磁感應原理,將輸入的運動速度轉換成線圈中的感應電勢輸出。它直接將被測物體的機械能量轉換成電信號輸出,工作不需要外加電源,是一種典型的無源傳感器。由于這種

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磁電式傳感器
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磁電式傳感器是利用電磁感應原理,將輸入的運動速度轉換成線圈中的感應電勢輸出。它直接將被測物體的機械能量轉換成電信號輸出,工作不需要外加電源,是一種典型的無源傳感器。由于這種傳感器輸出功率較大,因而大大地簡化了配用的二次儀表電路。
[1]
磁電式傳感器有時也稱作電動式或感應式傳感器, 它只適合進行動態測量。由于它有較大的輸出功率,故配用電路較簡單;零位及性能穩定;
中文名
磁電式傳感器
別 名
電動式或感應式傳感器
類 別
傳感器
工作頻帶
10~1000Hz
特 性
雙向轉換
原 理
電磁感應
目錄
1
原理結構
2
工作原理
3
測量電路
4
設計原則
5
分類
?
霍爾式
?
應用
6
傳遞矩陣
7
磁電應用
磁電式傳感器原理結構
編輯
語音
利用其逆轉換效應可構成力(矩)發生器和電磁激振器等。根據這一原理,可以設計成變磁通式和恒磁通式兩種結構型式,構成測量線速度或角速度的磁電式傳感器。圖1所示為分別用于旋轉角速度及振動速度測量的變磁通式結構。變磁通式結構(a)旋轉型(變磁)); (b)平移型(變氣隙)其中永久磁鐵1(俗稱“磁鋼”)與線圈4均固定,動鐵心3(銜鐵)的運動使氣隙5和磁路磁阻變化,引起磁通變化而在線圈中產生感應電勢,因此又稱變磁阻式結構。
圖1 變磁式結構
磁電式傳感器工作原理
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語音
根據電磁感應定律, 當w匝線圈在恒定磁場內運動時, 設穿過線圈的磁通為Φ, 則線圈內的感應電勢E與磁通變化率dΦ/dt有如下關系: E=-w(dΦ/dt)
磁電式傳感器測量電路
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語音
磁電式傳感器直接輸出感應電勢, 且傳感器通常具有較高的靈敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁電式傳感器是速度傳感器, 若要獲取被測位移或加速度信號, 則需要配用積分或微分電路。
磁電式傳感器設計原則
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磁電感應式傳感器有兩個基本元件組成:一個是產生恒定直流磁場的磁路系統,為了減小傳 感器體積,一般采用永久磁鐵;另一個是線圈,由它與磁場中的磁通交鏈產生感應電動勢。感應 電動勢與磁通變化率或者線圈與磁場相對運動速度成正比,因此必須使它們之間有一個相對運 動。作為運動部件,可以是線圈,也可以是永久磁鐵。所以,必須合理地選擇它們的結構形式、 材料和結構尺寸.以滿足傳感器的基本性能要求。對于慣性式傳感器,具體計算時,一般是先根據使用場合、使用對象確定結構形式和體積大 ?。摧喞叽纾?,然后根據結構大小初步確定磁路系統,計算磁路以便決定磁感應強度B。這樣,由技術指標給定的靈敏度S值以及確定的B值,由S=e/v=BιN即可求得線圈的匝數N。因為 在確定磁路系統時,氣隙的尺寸已經確定了,線圈的尺寸也已確定,亦即 ι已經確定。根據這些 參數,便可初步確定線圈導線的直徑d。從提高靈敏度的角度來看,B值大,S值也大,因此磁路 結構尺寸應大些。只要結構尺寸允許,磁鐵可盡量大些,并選擇B值大的永磁材料,匝數N也可 取得大些。當然具體計算時導線的增加也是受其他條件制約的,各參數的選擇要統一考慮,盡量從優。
磁電式傳感器分類
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語音
一般分為兩種:(1)磁電感應式(2)霍爾式
磁電式傳感器霍爾式
霍爾效應置于磁場中的導體(或半導體),當有電流流過時,在垂直于電流和磁場的方向會產生電動勢(霍爾電勢),原因是電荷受到洛倫茲力的作用。定向運動的電子除受到洛侖茲力外,還受到霍爾電場的作用,當fl=fE時,達到平衡,此時基本結構
霍爾元件的基本結構圖如圖2:
圖2
基本特性(1)額定激勵電流和最大允許激勵電流當霍爾元件自身溫升10度時所流過的激勵電流以元件最大溫升為限制所對應的激勵電流(2)輸入電阻和輸出電阻激勵電極間的電阻電壓源內阻(3)不等位電勢和不等位電阻當霍爾元件的激勵電流為I時,若元件所處位置磁感應強度為零,此時測得的空載霍爾電勢。不等位電勢就是激勵電流經不等位電阻所產生的電壓。(4)寄生直流電勢(5)霍爾電勢溫度系數誤差補償(1)零點誤差:不等位電勢:①電極引出時偏斜,②半導體的電阻特性(等勢面傾斜)造成。③激勵電極接觸不良。寄生直流電勢:由于霍耳元件是半導體,外接金屬導線時,易引起PN節效應,當電流為交流電時,整個霍耳元件形成整流效應,PN節壓降構成寄生直流電勢,帶來輸出誤差。補償方法制作工藝上保證電極對稱、歐姆接觸電路補償
[2]
(2)霍爾元件的溫度補償誤差原因:溫度變化時,KH,Ri(輸入電阻)變化補償辦法1.對溫度引起的I進行補償。采用恒流源供電。但只能減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵電流的變化的影響。2.對KHI乘積項同時進行補償。采用恒流源與輸入回路并聯電阻。如圖3所示:
圖3
磁電式傳感器應用
(1)霍爾式位移傳感器工作原理圖:如圖4所示
圖4
(2)幾種霍爾式轉速傳感器的結構:如圖5所示:
圖5
(3)霍爾計數裝置的工作示意圖及電路圖:如圖6所示:
[2]
圖6
磁電式傳感器傳遞矩陣
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語音
一.傳遞矩陣一.機械阻抗圖(a)所示的質量為m、彈簧剛度為k,阻尼系數為c的單自由度機械振動系統。設在力F作用下產生的振動速度和位移分別為v和x,由此可列出力平衡方程機械阻抗圖(b)所示的由電阻R、電感L和電容C組成的串聯電路,設電源電壓為u,回路電流為i、電荷為q。由此可列出電壓平衡方程這兩個微分方程式雖然機電內容不同,但形式相同。因此,這兩個系統為一對相似系統。一個系統可以根據求解它的微分方程來討論其動態特性,故上述兩相似系統的動態特性必然一致,可以實現機電模擬。一對相似系統(a)單自由度機械振動系統;(b)RLC串聯電路在電路中存在著電阻抗,它是將電流與電壓聯系起來的一個參數,可以設想,如同電路中的電阻抗一樣,假設機械系統存在“機械阻抗”ZM。類似于電系統,由第一個式子可得可見ZM是將機械系統 中某一點上的運動響 應與引起這個運動的力聯系起來的一個參數。由此可得,作簡諧運動的線性機械系統的機械阻抗的定義為機械阻抗ZM(復數)=激振力(復數)/運動響應(復數)引用機械阻抗概念來分析機械系統的動態特性,就可以用簡單的代數方法求得描述動態特性的傳遞函數,而不必求解微分方程。
磁電式傳感器磁電應用
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測振傳感器磁電式傳感器主要用于振動測量。其中慣性式傳感器不需要靜止的基座作為參考基準,它直接安裝在振動體上進行測量,因而在地面振動測量及機載振動監視系統中獲得了廣泛的應用。常用地測振傳感器有動鐵式振動傳感器、圈式振動速度傳感器等。(一).測振傳感器的應用航空發動機、各種大型電機、空氣壓縮機、機床、車輛、軌枕振動臺、化工設備、各種水、氣管道、橋梁、高層建筑等,其振動監測與研究都可使用磁電式傳感器。(二).測振傳感器的工作特性振動傳感器是典型的集中參數m、k、c二階系統。作為慣性(絕對)式測振傳感器,要求選擇較大的質量塊m和較小的彈簧常數k。這樣,在較高振動頻率下,由于質量塊大慣性而近似相對大地靜止。這時,振動體(同傳感器殼體)相對質量塊的位移y(輸出)就可真實地反映振動體相對大地的振幅x(輸入)。磁電式力發生器與激振器前已指出磁電式傳感器具有雙向轉換特性,其逆向功能同樣可以利用。如果給速度傳感器的線圈輸入電量,那么其輸出量即為機械量。在慣性儀器——陀螺儀與加速度計中廣泛應用的動圈式或動鐵式直流力矩器就是上述速度傳感器的逆向應用。它在機械結構的動態實驗中是非常重要的設備,用以獲取機械結構的動態參數,如共振頻率、剛度、阻尼、振動部件的振型等。除上述應用外,磁電式傳感器還常用于扭矩、轉速等測量。
詞條圖冊
更多圖冊
參考資料
1.

李開宇.傳感器原理:科學出版社,2007年
2.

陳杰.傳感器與檢測技術:高等教育出版社,2002.8:80
磁電式轉速測量傳感器:磁電式傳感器  第1張

磁電式轉速測量傳感器:磁電式傳感器轉速測量實驗報告

《磁電式傳感器轉速測量實驗報告》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《磁電式傳感器轉速測量實驗報告(5頁珍藏版)》請在人人文庫網上搜索。

1、磁電式傳感器轉速測量實驗報告一磁電式轉速傳感器的工作原理與特點磁電式傳感器是利用電磁感應原理,將輸入運動速度變換成感應電勢輸出的傳感器,屬于非接觸式轉速測量儀表。它不需要輔助電源,就能把被測對象的機械能轉換成易于測量的電信號??捎糜诒砻嬗锌p隙的物體轉速測量,有很好的抗干擾性能,多用于發動機等設備的轉速監控,在工業生產中有較多應用。磁電式轉速傳感器的工作原理根據法拉第電磁感應定律磁通量變化可以產生感應電動勢,磁通量的變化可由磁鐵與線圈之間的相對變化和磁路中的磁阻變化引起,因此磁電式轉速傳感器分為變磁通式和恒磁通式兩種結構型式。變磁通式結構中,永久磁鐵與線圈均固定,動鐵心的運動使氣隙和磁路磁阻變化

2、,引起磁通變化而在線圈中產生感應電勢,因此又稱變磁阻式結構,又分為開磁路與閉磁路兩種結構,如圖1(a)、(b)。 圖1(a)開磁路式 (b)閉磁路式其中:1-永久磁鐵 2-軟磁鐵 3-感應線圈 4-測量齒輪 5-內齒輪 6-外齒輪 7-轉軸本實驗傳感器屬于開磁路變磁通式,其工作原理是:線圈、磁鐵靜止不動, 測量齒輪安裝在被測旋轉體上,隨之一起轉動,每轉動一個齒,齒的凹凸引起磁路磁阻變化一次,磁通也就變化一次,線圈中產生感應電勢,其變化頻率等于被測轉速與測量齒輪齒數的乘積。閉磁路變磁通式:它由裝在轉軸上的內齒輪和外齒輪、永久磁鐵和感應線圈組成, 內外齒輪齒數相同。 當轉軸連接到被測轉軸上時, 外

3、齒輪不動, 內齒輪隨被測軸而轉動, 內、外齒輪的相對轉動使氣隙磁阻產生周期性變化, 從而引起磁路中磁通的變化,使線圈內產生周期性變化的感生電動勢。在恒磁通式結構中,工作氣隙中的磁通恒定,感應電勢是由于永久磁鐵與線圈之間有相對運動線圈切割磁力線而產生。分為兩種形式,如圖 圖2 (a) 線圈不動,磁鐵運動 (b) 線圈運動,磁鐵不動式中: B 氣隙磁感應強度(Wb/m2)l 線圈導線總長度(m)S 線圈所包圍的面積(m2)v 線圈和磁鐵間相對運動的速度 (m/s) 線圈和磁鐵間相對旋轉運動的角速(rad/s) 運動方向與磁感應強度方向的夾角恒磁通式感應電動勢與線圈相對磁鐵運動線速度或角速度正比。本

4、實驗的開磁路變磁通式磁電轉速傳感器輸出特性由電磁式傳感器工作原理可知,感應電勢的頻率f與被測轉速n成正比,采用測頻的方法可以得到被測物體的頻率f,在齒數確定的情況下,傳感器線圈輸出感應電勢的頻率f正比于齒輪的轉速n,其關系為f=n z式中,n 為測量齒輪轉速,r/ s;z 為齒輪被等分的齒數;f 為磁電式傳感器的輸出信號頻率,Hz 。磁電式轉速傳感器的感應電勢產生的電壓大小,和被測對象轉速有關,被測物體的轉速越快輸出的電壓也就越大,也就是說輸出電壓和轉速成正比。但是在被測物體的轉速超過磁電式轉速傳感器的測量范圍時,磁路損耗會過大,使得輸出電勢飽甚至是銳減。磁電式轉速傳感器的特點磁電式轉速傳

5、感器的工作方式決定了它有很強的抗干擾性,能夠在煙霧、油氣、水汽等環境中工作。磁電式轉速傳感器輸出的信號強,測量范圍廣,齒輪、曲軸、輪輻等部件,及表面有縫隙的轉動體都可測量。磁電式轉速傳感器的工作維護成本較低,運行過程無需供電,完全是靠磁電感應來實現測量,同時磁電式轉速傳感器的運轉也不需要機械動作,無需潤滑。磁電式轉速傳感器的結構緊湊、體積小巧、安裝使用方便,可以和各種二次儀表搭配使用。二實驗測量實驗臺上的磁電式轉速傳感器的探頭固定在轉軸的一側,測量齒輪安裝在轉軸上,能與轉軸一起轉動,探頭與齒輪有一個微小的間隙,如圖3所示。測量齒輪的齒是梯形的,一共有16個齒;傳感器探頭的引出線接入實驗臺模塊通道中,內部有信號處理模塊。信號處理后可以在計算機上顯示,能直接觀察轉軸的轉動信息。圖3 磁電式轉速傳感器安裝示意圖啟動實驗臺,讓轉軸轉動,觀察計算機上的轉速監控系統,改變不同的轉速,記錄觀察結果,如圖3、圖4。 圖3 轉速1000 r/min時的測量界面 圖4 轉速2000 r/min時的測量界面從圖3和圖4可以看到,磁電式轉速傳感器的輸出是電壓脈沖信號,波形的橫軸是時間,縱軸是電壓幅值,下方顯示電壓脈沖信號的頻率,以及測量齒輪的轉速,即要測量的轉軸的轉速。頻率與轉速的對應關系是其中,f是頻率,Hz,n是轉速,r/s。5 / 5文檔可自由編輯

磁電式轉速測量傳感器:磁電轉速傳感器的工作原理和特點

磁電轉速傳感器的工作原理和特點
磁電式轉速傳感器是利用磁電感應來測量物體轉速的,屬于非接觸式轉速測量儀表。磁電式轉速傳感器可用于表面有縫隙的物體轉速測量,有很好的抗干擾性能,多用于發動機等設備的轉速監控,在工業生產中有較多應用。
磁電轉速傳感器的工作原理
磁電式轉速傳感器是以磁電感應為基本原理來實現轉速測量的。磁電式轉速傳感器由鐵芯、磁鋼、感應線圈等部件組成的,測量對象轉動時,轉速傳感器的線圈會產生磁力線,齒輪轉動會切割磁力線,磁路由于磁阻變化,在感應線圈內產生電動勢。
磁電式轉速傳感器的感應電勢產生的電壓大小,和被測對象轉速有關,被測物體的轉速越快輸出的電壓也就越大,也就是說輸出電壓和轉速成正比。但是在被測物體的轉速超過磁電式轉速傳感器的測量范圍時,磁路損耗會過大,使得輸出電勢飽甚至是銳減。
磁電式轉速傳感器的特點
磁電式轉速傳感器的工作方式決定了它有很強的抗干擾性,能夠在煙霧、油氣、水汽等環境中工作。磁電式轉速傳感器輸出的信號強,測量范圍廣,齒輪、曲軸、輪輻等部件,及表面有縫隙的轉動體都可測量。
磁電式轉速傳感器的工作維護成本較低,運行過程無需供電,完全是靠磁電感應來實現測量,同時磁電式轉速傳感器的運轉也不需要機械動作,無需潤滑。磁電式轉速傳感器的結構緊湊、體積小巧、安裝使用方便,可以和各種二次儀表搭配使用。
磁電式轉速傳感器的結構原理
其轉子1和定子2均用工業純鐵制成,并同軸對置安裝,在它們的圓周端面上分別均勻地銑出相同數量的齒。測量時,將傳感器的軸5與被測轉軸相連組從而使轉子1與被閱轉軸一起以轉速n旋轉。
  在轉子相對于定子轉動的過程小,兩者端面上的齒的相對位置交替變化:當轉子與定子的凸齒相對比其間的氣隙最小,磁阻最小,磁通最大;當兩者的凸凹齒相對時,其間的氣隙最大,磁阻也最大,磁通最小。隨著轉子的轉動,由轉子、定子以及兩者之間的氣隙所構成的隘路之磁阻周期性地變化其工作磁通也就周期性地變化,從而在線圈7中感應出周期性變化的電信號,其變化頻率f與被測轉速n之間的關系為
  式中,N為定于和轉子端面的齒致。該頻率f即為磁電式轉速傳感器的輸出量。

探頭

丁香通

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磁電式轉速測量傳感器:磁電轉速傳感器的工作原理和特點_1

磁電轉速傳感器的工作原理和特點
?
磁電式轉速傳感器是利用磁電感應來測量物體轉速的,
?
屬于非接觸式轉速測量儀表。
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磁電式轉速傳感器可用于表面有縫隙的物體轉速測量,有很好的抗干擾性能,多用于發
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動機等
設備的轉速監控,在工業生產中有較多應用。
?
磁電式轉速傳感器的工作原理
?
磁電式轉速傳感器是以磁電感應為基本原理來實現轉速測量的。磁電式轉速傳感器
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由鐵芯、磁鋼、感應線圈等部件組成的,測量對象轉動時,轉速傳感器的線圈會產生磁
?
力線,
齒輪轉動會切割磁力線,磁路由于磁阻變化,在感應線圈內產生電動勢。
?
磁電式轉速傳感器的感應電勢產生的電壓大小,和被測對象轉速有關,被測物體的
?
轉速越快輸出的電壓也就越大,
?
也就是說輸出電壓和轉速成正比。但是在被測物體的轉
?
速超過磁電式轉速傳感器的測量范圍時,
?
磁路損耗會過大,使得輸出電勢飽甚至是銳減。
?
磁電式轉速傳感器的特點
?
磁電式轉速傳感器的工作方式決定了它有很強的抗干擾性,能夠在煙霧、油氣、水
?
汽等環
境中工作。磁電式轉速傳感器輸出的信號強,測量范圍廣,齒輪、曲軸、輪輻等
?
部件,及表面
有縫隙的轉動體都可測量。
?
磁電式轉速傳感器的工作維護成本較低,運行過程無需供電,完全是靠磁電感應來
?
實現測
量,同時磁電式轉速傳感器的運轉也不需要機械動作,無需潤滑。磁電式轉速傳
?
感器的結構緊
湊、體積小巧、安裝使用方便,可以和各種二次儀表搭配使用。
?
現在的柴油機正在經歷以柴油機電控化為核心的第
?
3
次技術飛
?
躍。
ECU
技術是柴油機電控化的核心技術之一,它采集發動機的相位、
?
轉速(
n?
)、燃油壓力、油門位置、溫度等信號
,
通過一定的算法
?
得出
泵油和噴油的參數,并驅動相應的執行器工作。在
?
ECU
中,曲
?
軸和凸輪軸相位傳感器信號是整個發動機工作時序的基礎,
?
其作用相
?
當于芯片中的時鐘。發動機的
n
、噴油相位以及判缸信號等都是通
?
過這
兩個傳感器計算處理得出的。因此,設計一種抗干擾能力強,可
?

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