3.2 磁电式传感器测量转速（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

● 项目——速度检测 ● 任务——磁电式传感器转速测量 1 ► 任务导入 ● 在各种车辆的运转、机械设备的运行中，都需要对转速进行检测。 导体在磁场中运动切割磁力线，或者通过闭合线圈的磁通发生变化时，在导体两端或线圈内将产生感应电动势，电动势的大小与穿过线圈的磁通变化率有关。 ——法拉第电磁感应定律 3 磁 电 式 传 感 器 工 作 原 理 ● 在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生。 恒磁通式 恒磁通式结构 动圈式 动铁式 4 ● 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。 ► 磁电式传感器工作原理——恒磁通式 恒磁通式结构 动圈式 动铁式 磁电式传感器转速测量 ► 磁电式传感器工作原理——变磁通式 ● 工作原理：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。 ● 特点：传感器结构简单，但输出信号较小， 且因高速轴上加装齿轮较危险而不宜测量高转速。 （1）开磁路式 磁电式传感器转速测量 ► 磁电式传感器工作原理——变磁通式 （1）开磁路式 磁电式传感器转速测量 ► 磁电式传感器工作原理——变磁通式 （2）闭磁路式 ● 由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、永久磁铁和感应线圈组成，内外齿轮齿数相同。 ● 外齿轮不动, 内齿轮随被测轴而转动，内、外齿轮的相对转动使气隙磁阻产生周期性变化，从而引起磁路中磁通的变化，使线圈内产生周期性变化的感生电动势。 ● 感应电势的频率与被测转速成正比 ● 用于测量振动速度时，能量全被弹簧吸收，磁铁与线圈之间相对运动速度接近于振动速度，磁路间隙中的线圈切割磁力线时，产生正比于振动速度的感应电动势，直接输出速度信号。 ► 磁电式传感器测量电路 测量电路 磁电式传感器转速测量 ● 磁电感应式振动传感器 工作时，将传感器固定在被测振动体上，永磁体、铝架、壳体一起随被测体振动，由于质量块的惯性，产生惯性力，而弹簧片又非常柔软，因此，当振动频率远大于传感器的固定频率时，线圈在磁路系统的环形气隙中相对永磁体运动，以振动体的振动速度切割磁力线，产生感应电动势，并通过引线输出到测量电路。 ► 磁电式传感器应用 磁电式传感器转速测量 ► 磁电式传感器应用 ● 磁电感应式传感器的永磁体产生的磁通与齿形圆盘交链，当齿形圆盘旋转时，圆盘齿凸凹引起磁路气隙的变化，于是磁通量也发生变化，在线圈中产生出交流电压，其频率等于圆盘上齿数与转速的乘积。 ● 当扭矩作用在扭转轴上时, 两个磁电传感器输出的感应电压u1和u2存在相位差。这个相位差与扭转轴的扭转角成正比。 这样传感器就可以把扭矩引起的扭转角转换成相位差的电信号。 磁 电 感 应 式 扭 矩 传 感 器 ► 任务导实施 磁电式传感器转速测量 ● 变磁通式转速传感器对环境条件要求不高，结构简单、工作可靠、价格便宜。但输出电势取决于切割磁力线的速度，转速太低时，输出感应电势很小，导致无法测量。 $$