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磁電式傳感器的工作原理與應(yīng)用
更新時(shí)間:2013-09-04   點(diǎn)擊次數(shù):17063次

磁傳感器是基于電磁傳感器原理,通過磁電相互作用將被測(cè)量(如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等)轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的傳感器,它也被稱為感應(yīng)式傳感器、電動(dòng)式傳感器。根據(jù)電磁感應(yīng)定律,N匝線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由磁通的變化率決定。磁通量協(xié)的變化可以通過很多辦法來實(shí)現(xiàn):如磁鐵與線圈之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng);磁路中磁阻變化;恒定磁場(chǎng)中線圈面積變化等。因此可以制造出不同類型的磁傳感器。磁傳感器是一種機(jī)一電能量變換型傳感器,不需要供電電源,電路簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定,輸出信號(hào)強(qiáng),輸出阻抗小,具有一定的頻率響應(yīng)范圍,適合于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等測(cè)量。但這種傳感器的尺寸和重量都較大。

  磁電傳感器由*磁鐵(磁鋼)、線圈、彈簧、金屬骨架和殼體等組成。系統(tǒng)產(chǎn)生恒定直流磁場(chǎng),磁路中工作氣隙是固定不變的,因而氣隙中的磁通也是恒定不變的。它們的運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈,又可分為圈式或動(dòng)鐵式兩種結(jié)構(gòu)類型。恒磁通磁傳感器結(jié)構(gòu)原理圖磁鐵與傳感器殼體固定,線圈和金屬骨架(合稱線圈組件)用柔軟彈簧支承。線圈組件與殼體固定,*磁鐵用柔軟彈簧支承。

  兩者的阻尼都是由金屬骨架和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電磁阻尼。動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式的工作原理是*相同的,當(dāng)殼體隨被測(cè)振動(dòng)體一起振動(dòng)時(shí),由于彈簧較軟,運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量相對(duì)較大,因此振動(dòng)頻率足夠高(遠(yuǎn)高于傳感器的固有頻率)時(shí),運(yùn)動(dòng)部件的慣性很大,來不及跟隨振動(dòng)體一起振動(dòng),近于靜止不動(dòng),振動(dòng)能量幾乎全被彈簧吸收,*磁鐵與線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度接近于振動(dòng)體振動(dòng)速度。線圈與磁鐵間相對(duì)運(yùn)動(dòng)使線圈切割磁力線,產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)速度成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線圈處于工作氣隙磁場(chǎng)中的匝數(shù),稱為工作匝數(shù);工作氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度;每匝線圈的平均長度。

   這類傳感器的基型是速度傳感器,能直接測(cè)量線速度。因?yàn)樗俣扰c位移和加速度之間有內(nèi)在的,即它們之間存在著積分或微分關(guān)系。因此,如果在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量電路中接入一積分電路,則它的輸出就與位移成正比;如果在測(cè)量電路中接人一微分電路,則它的輸出就與運(yùn)動(dòng)的加速度成正比。這樣,這類磁傳感器就可以用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)的位移或加速度。

 

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