2.3磁电式传感器用于转速检测（课件）-《传感器及检测技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目二 速度检测 项目二 速度检测 目 录 1 任务一 电涡流传感器用于转速检测 2 任务二 汽车行车速度检测 3 任务三 磁电式传感器用于转速检测 4 任务四 光电传感器用于转速检测 项目二 速度检测 学习目标 能认识、了解检测速度的传感器器件，了解它们的特点和性能。 能理解电涡流传感器的工作原理、测量电路及应用电路。 能掌握霍尔传感器的工作原理和应用。 了解磁电式传感器的工作原理和它的特点。 能理解变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理和应用。 掌握光电效应的三种类型和常用光电传感器的工作原理。 掌握光电传感器的组成及理解光电传感器的应用电路。 项目二 速度检测 在各种车辆的运转、机械设备的运行中，都需要对旋转轴的转速进行测量，转速一般以每分钟的转数来表达，单位为r/min。测量速度的方法很多，通常有霍尔传感器测速、电涡流测速、磁电感应测速、光电测速、光电编码器数字测速和测速发电机模拟测速等。这里介绍几种主要的转速测量方法。 任务三 磁电式传感器用于转速检测 测量机床等设备转轴的转速是一个很重要的任务，可以用多种速度传感器进行测速，本节介绍用磁电式传感器来测速。 相关知识 任务三 磁电式传感器用于转速检测 磁电式传感器也称电磁感应传感器，是利用导体与磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电势来进行测速的。 它具有不需要供电电源、电路简单、性能稳定、输出阻抗小、输出电压灵敏度高、一定的工作带宽（10～100Hz）等特点。根据电磁感应原理，该类传感器仅适用于动态测量，被广泛用来测量转速、振动、扭矩等。 相关知识 任务三 磁电式传感器用于转速检测 磁电式传感器的工作原理是基于法拉第电磁感应原理。当匝数为N的线圈在磁场中运动而切割磁力线，或通过闭合线圈的磁通量Φ发生变化时，线圈中将产生感应电势e，即：　 一、磁电式传感器的工作原理 任务三 磁电式传感器用于转速检测 当线圈在恒定均匀磁场中做直线运动并且切割磁力线时，会产生感应电势。若线圈运动方向与磁场方向如图238所示，B与v的夹角为θ，则线圈的磁通： 一、磁电式传感器的工作原理 （一）线圈直线运动切割磁力线 任务三 磁电式传感器用于转速检测 当线圈在恒定均匀磁场中做直线运动并且切割磁力线时，会产生感应电势。若线圈运动方向与磁场方向如图238所示，B与v的夹角为θ，则线圈的磁通： 一、磁电式传感器的工作原理 （一）线圈直线运动切割磁力线 任务三 磁电式传感器用于转速检测 式中，θ为线圈运动方向与磁场方向的夹角；B为磁感应强度；x为位移；l为线圈的长度。 一、磁电式传感器的工作原理 （一）线圈直线运动切割磁力线 任务三 磁电式传感器用于转速检测 （一）霍尔效应 线圈两端的感应电势： 式中，N为线圈的匝数；v为线圈与磁场相对运动的速度。 当θ=90°时：　 一、磁电式传感器的工作原理 任务三 磁电式传感器用于转速检测 （二）线圈旋转切割磁力线 当线圈旋转切割磁力线时，线圈两端的感应电势： 式中，θ为线圈平面的法线方向与磁场方向的夹角；A为线圈截面积；ω为旋转运动角速度。 当θ=90°时： 一、磁电式传感器的工作原理 任务三 磁电式传感器用于转速检测 变磁通式磁电传感器中产生磁场的永久磁铁和线圈都固定不动，通过磁通Φ的变化产生感应电动势e。它要求被测物体或与被测物体连接部分用导磁材料制成，当被测物体运动时，磁路的磁阻发生变化，使穿过线圈的磁通量变化，从而在线圈中产生感应电势，所以变磁通式磁电传感器又称变磁阻式，常用于角速度的测量。 二、变磁通式磁电传感器 任务三 磁电式传感器用于转速检测 在这类磁电式传感器中，工作气隙中的磁通保持不变，线圈相对永久磁铁运动，并切割磁力线而产生感应电势。 三、恒磁通式磁电传感器 任务三 磁电式传感器用于转速检测 由上面的相关知识得知，磁电式传感器有变磁通式和恒磁通式两种类型。用于测速的传感器，一般使用变磁通式磁电传感器。 任务实施 一、合理选择磁电传感器的类型 任务三 磁电式传感器用于转速检测 磁电式转速传感器根据磁路的不同，分成开磁路式和闭磁路式两种。如图2-39所示为两种磁电式转速传感器的结构示意图。开磁路式由固定不动的永久磁铁、感应线圈、软磁材料和外壳等组成。齿轮安装在被测转轴上并随转轴一起转动。闭磁路式由内外齿轮、线圈和永久磁铁等组成。 二、正确使用变磁通式磁电传感器 （一）磁电式转速传感器的结构 任务三 磁电式传感器用于转速检测 二、正确使用变磁通式磁电传感器 （一）磁电式转速传感器的结构 任务三 磁电式传感器用于转速检测