传感器第7章1磁电式.ppt
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1、第7章 磁电式传感器,主要内容:1.磁电式传感器的工作原理;2.磁电式传感器的测量电路;3.磁电式传感器的应用。,第 7 章 磁电式传感器,磁电式传感器是利用电磁感应原理,将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它不需要辅助电源,就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号,是一种有源传感器。有时也称作电动式或感应式传感器,它只适合进行动态测量由于它有较大的输出功率,故配用电路较简单;零位及性能稳定;工作频带一般为101000Hz。磁电式传感器具有双向转换特性,利用其逆转换效应可构成力(矩)发生器和电磁激振器等。,第7章 磁电式传感器,7.1 磁电式传感器的惯性测量原理及其数学模型,7.1.
2、1 惯性测量原理,磁电式传感器的基本工作原理是建立在电磁感应定律的基础上,即:,此式成立的条件有两个:1)产生磁通的磁场固定不变,导线或线圈相对磁场运动切割 磁力线便产生感应电势e;2)导线或线圈固定不动磁场本身产生变化,即有梯度 存在产生感应电势。综上,产生感应电势的唯一条件是二者必须有相对变化,这样将传感器安装在被测的运动体上,不需要参考坐标系就可通过测量这种相对运动而获得被测体的绝对运动。故称为相对测量原理,也称惯性原理。,线圈在恒定磁场中作直线运动,并切割磁力线,感生电势为:,B:磁场磁感应强度;l:每匝线圈的长度:运动方向与磁场方向之间的夹角;v:线圈与磁场之间的相对运动速度,线圈相
3、对磁场作旋转运动并切割磁力线,感生电势为:,S:每匝线圈的截面积:线圈平面法线方向与磁场方向之间的夹角;:线圈与磁场之间的相对运动角速度,(a)旋转型(;(b)平移型(变气隙),第7章 磁电式传感器,两种基本类型,恒定磁通式:工作气隙中磁通不变,线圈中的感应电势由线圈相对永久磁铁运动并切割磁力线产生。变磁阻式:磁铁、线圈均不动,感应电势由变化的磁通产生。如图示转速测量:,1一永久磁铁2一软磁铁,3一感应线圈4一测量齿轮,第7章 磁电式传感器,磁阻调制(变磁阻)型磁电式传感器的工作原理,开磁路磁电式转速传感器 1-被测旋转体;2-测量齿轮;3-线圈;4-软铁;5-永久磁铁,原理:磁阻变化 线圈产
4、生感应电动势 输出周期感应脉冲信号,f=Nn/60N齿轮的齿数;n转速(r/min);f感应脉冲信号频率。,第7章 磁电式传感器,7.1.2 惯性测量原理的数学模型,1.磁电式传感器的结构,永久磁铁线圈弹簧阻尼器,2.相对测量原理数学分析,电磁阻尼:线圈金属骨架在磁场中运动产生感应出涡流而受到反方向的作用力。空气阻尼:,第7章 磁电式传感器,设:x0-振动体的绝对位移;xm-质量块的绝对位移,第7章 磁电式传感器,当wwn(w3wn)时,xt/x0=1xt=x0,m看作静止不动=-180,当wwn(w3wn)时,xt/x0=1xt=x0,m看作静止不动=-180关于工作频段:阻尼比的影响:较大
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