第5章磁电式传感器-web.sensor.ppt

0755第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 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。 根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为Φ，则线圈内的感应电势e与磁通变化率dΦ/dt有如下关系： 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 一.传递矩阵 ㈠.机械阻抗图5.3(a)所示的质量为m、弹簧刚度为k，阻尼系数为c的单自由度机械振动系统。设在力F作用下产生的振动速度和位移分别为v(图中即ν)和x，由此可列出力平衡方程 第5章 磁电式传感器 图5.3(b)所示的由电阻R、电感L和电容C组成的串联电路，设电源电压为u，回路电流为i、电荷为q。由此可列出电压平衡方程 这两个微分方程式虽然机电内容不同，但形式相同。因此，这两个系统为一对相似系统。一个系统可以根据求解它的微分方程来讨论其动态特性，故上述两相似系统的动态特性必然一致，可以实现机电模拟。 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 引用机械阻抗概念来分析机械系统的动态特性，就可以用简单的代数方法求得描述动态特性的传递函数，而不必求解微分方程。 ㈡.传递矩阵 在图5.2所示的传感器中，作用在运动部件（质量块）上的力有： 弹簧力 阻尼力 惯性力 电磁力 第5章 磁电式传感器 质量块上力的平衡方程式为 当振动体振动速度为v0、质量块速度为Vm 、传感器壳体与质量块相对运动速度为Vt (Vt= v0 - Vm) 时,由力平衡关系，机械阻抗定义和(5-6)可得 第5章 磁电式传感器 令 为由被测体的运动速度v0产生的、作用在质量块上的等效激振力。将式(5-6)代入式(5-8)，则有 对磁电式传感器，其传感器常数为 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 或将其展开成 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 第5章 磁电式传感器 * 07550755磁电式传感器的传递矩阵和动态特性 1.2 基本原理和结构型式 5.1 5.2 磁电式传感器的应用 5.4 4.4 0755 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。 磁电式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10～1000Hz。 第一节 基本原理和结构型式 0755(5-1) 根据这一原理，可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。图5.1所示为分别用于旋转角速度及振动速度测量的变磁通式结构。 0755图5.1?变磁通式结构 (a)旋转型（变磁））； (b)平移型（变气隙） 0755 其中永久磁铁1(俗称“磁钢”)与线圈4均固定，动铁心3(衔铁)的运动使气隙5和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势，因此又称变磁阻式结构。 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。这类结构有两种，如图5-2所示。 0755 图5.2 恒磁通式结构 (a)动圈式；(b)动铁式 0755 图中的磁路系统由圆柱形永久磁铁和极掌、圆筒形磁轭及空气隙组成。气隙中的磁场均匀分布，测量线圈绕在筒形骨架上，经膜片弹簧悬挂于气隙磁场中。 当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为 (5-2) 式中? B——气隙磁通密度(T)；  l——气隙磁场中有效匝数为W的线圈总长