《传感器原理及应用》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 磁电式传感器

第五章磁电式传感器 磁电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,是有源传感器。由于它输出功 率大且性能稳定,具有一定的工作带宽(0 1000Hz),所以得到普遍应用

第五章 磁电式传感器 磁电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, 是有源传感器。由于它输出功 率大且性能稳定, 具有一定的工作带宽（10～ 1000 Hz）, 所以得到普遍应用

定义 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。直接将机械能转换为电能,是有源传 感器

定义 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。 直接将机械能转换为电能，是有源传 感器

第一节磁电感应式传感器 、类型及其工作原理 电磁感应定律 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ψ的变化率, N dt

第一节 磁电感应式传感器 一、类型及其工作原理 电磁感应定律 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 的变化率， 即  d e N dt  = −  S

当线圈的导体与磁场之间做相对切割磁力线运动 时,在导体中产生感应电动势。由此可设计一类恒磁 通式磁电传感器。用于测量振动及线速度 e= Byl

当线圈的导体与磁场之间做相对切割磁力线运动 时，在导体中产生感应电动势。由此可设计一类恒磁 通式磁电传感器。用于测量振动及线速度。 N S L v e e = Bvl

(一)恒定磁通式 弹簧{极掌 线圈 壳体 磁轭 线圈 偿线圈 永久磁铁 弹簧 永久磁铁 (b) 动圈式 动铁式

（一）恒定磁通式 动圈式 动铁式

恒磁通式磁电传感器由永久磁铁、线圈、弹簧、金属 骨架等组成。 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,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((a))和动 铁式((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,由于弹簣较软,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 应电势为

恒磁通式磁电传感器由永久磁铁、线圈、弹簧、金属 骨架等组成。 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, 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（（a））和动 铁式（ (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 应电势为

e=-BIN y 式中:B—工作气隙磁感应强度; —每匝线圈平均长度 N一线圈在工作气隙磁场中的匝数; v—相对运动速度。 特点: 磁路系统产生恒定的直流磁场。气隙不变 磁通不变。 2、磁铁与线圈之间相对切割磁力线运动 线圈产生的感应电势为e=-BN

特点： 1、磁路系统产生恒定的直流磁场。气隙不变， 磁通不变。 2、磁铁与线圈之间相对切割磁力线运动。 线圈产生的感应电势为 0 e BlN v = − 0 e BlN v = − 式中: B——工作气隙磁感应强度; ——每匝线圈平均长度; ——线圈在工作气隙磁场中的匝数; v——相对运动速度。 l N0

(二)变磁通式 又称为变磁阻式或变气隙式,常用 来测量旋转物体的角速度。 开磁路变磁通式 随每

（二）变磁通式 又称为变磁阻式或变气隙式，常用 来测量旋转物体的角速度。 开磁路变磁通式

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,随之一起转动。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齿数的乘积 f=z·n/60 当齿轮的齿数Z确定以后,若能测出f就可求出 转速n(n=60f/z) 这种传感器结构简单,但输出信号小,转 速高时信号失真也大,在振动强或转速高的场 合,往往采用闭磁路

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, 随之一起转动。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齿数的乘积。 f Z n =  / 60 当齿轮的齿数Z确定以后，若能测出f就可求出 转速n(n＝60f／z)。 这种传感器结构简单，但输出信号小，转 速高时信号失真也大，在振动强或转速高的场 合，往往采用闭磁路

闭磁路变磁通式 S 变磁通式传感器对环境条件要求不高

闭磁路变磁通式 变磁通式传感器对环境条件要求不高