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磁电式传感器

发布日期:2017-12-05 10:05:12 【关闭】
摘要:基于电磁感应原理,把被测非电量变换为感应电势的传感器称为磁电式传感器。

   基于电磁感应原理,把被测非电量变换为感应电势的传感器称为磁电式传感器

   一、工作原理

   由电磁感应定律可知:

 

gooxian-磁电式传感器

  可见,只要改变磁通量Φ,就能得到感应电势E,而改变Φ 的办法很多,如改变磁路中的磁阻,改变和磁场垂直的线圈面积(线圈在恒定磁场中旋转),或者使磁铁对线圈作相对运动,等等,都能达到改变通过线圈磁通量的目的。因此,可以制造出不同类型的磁电式传感器。

  若线圈在恒定磁场中作垂直切割磁力线的直线运动,线圈两端的感应电势可由式(4.18)导出:

gooxian-磁电式传感器公式1

   式中 B ——— 磁场的磁感应电势;

          x ——— 线圈与磁场相对运动的位移;

         l——— 每匝线圈的平均长度。

   在磁场一定的条件下,测定感应电势E,就能测定线圈移动的速度dx/dt。

   在线圈相对磁场作旋转运动切割磁力线,并且线圈平面的法线方向与磁场方向呈90°,则线圈的感应电势为

gooxian-磁电式传感器公式2

   在磁场一定、线圈一定的条件下,B 和S 为常数,测定感应电势E 便能测定出线圈旋转的角速度dθ /dt。

   图4.10(a),(b)所示分别为被测量为线速度v和角速度ω 时,磁电式传感器的工作原理。

 

gooxian- 磁电式传感器的工作原理

   在实践中还有许多方法改变通过线圈的磁通量,都可按式(4.18)推导出相应感应电势E的表达式。通过对E 的测定,能相应地测定使磁通量改变的物理量。

   二、磁电式传感器的选用

  磁电式传感器最大的特点是:它能将作为输入信号的机械速度直接转换成线圈中的感应电势输出,它不需要外加电源,而是直接将被测物体的机械能转换成电信号输出,这一特点使它大受使用者的欢迎。因此,它在测量速度、转速时被广泛选用。

   如果在测量线路中对信号作积分和微分,又能非常方便地得到被测物体的加速度和位移(角加速度和转角),因此,常用于加速度、振动、位移等测量,特别是作为振动传感器使用。

   角加速度和转角),因此,常用于加速度、振动、位移等测量,特别是作为振动传感器使用。作为振动传感器和它有竞争力的是压电式传感器,磁电式振动传感器要比压电式振动感器的输出阻抗低得多(约几十欧至几千欧)。因此,相应降低了对绝缘和放大器的要求,连接电缆的噪声干扰也可不考虑。这是它胜过压电式传感器的一个突出优点,但是,它在体积、重量上则大大不如压电式传感器,而且结构复杂,还要有可动部分,所以既容易磨损使性能变化,又不坚固可靠。磁电式传感器的工作温度不高,普通磁电式传感器只能工作在120℃ 以下,最高也不能超过450℃,因此,它不适合在高温中使用。此外,磁电式传感器的频率范围也有限,一般只能测10~2000Hz内的机械振动,选用时应权衡这些利弊,在不同的场合,合理地选用不同的传感器。

  

  

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