磁电式传感器概述
磁电式传感器是一种常用的测量传感器,用于测量振动、位移、转速等机械量。它的工作原理基于电磁感应定律,即当导体在稳恒均匀磁场中运动时,导体内产生感应电势。
磁电感应式传感器是磁电式传感器的一种,工作原理基于电磁感应定律。它可以将被测量的机械量转换成电信号,输出功率大,性能稳定,工作带宽广泛(10~1000 Hz),因此得到普遍应用。
磁电感应式传感器的工作原理是基于电磁感应定律,即当导体在稳恒均匀磁场中运动时,导体内产生感应电势。根据电磁感应定律,感应电势可以表示为:
e = BlvdtdxBtdt
式中:B——稳恒均匀磁场的磁感应强度;l——导体有效长度;v——导体相对磁场的运动速度。
磁电感应式传感器结构有两种:变磁通式和恒磁通式。变磁通式又称为磁阻式,用于测量旋转物体的角速度。恒磁通式用于测量振动体的振动速度。
变磁通式磁电传感器结构有两种:开磁路变磁通式和闭磁路变磁通式。开磁路变磁通式的结构简单,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的场合。闭磁路变磁通式的结构复杂,但输出信号大,且可以测量高转速的场合。
恒磁通式磁电传感器结构原理图如图 7-2 所示。磁路系统产生恒定的直流磁场,磁路中的工作气隙固定不变,因而气隙中磁通也是恒定不变的。其运动部件可以是线圈(动圈式),也可以是磁铁(动铁式)。
磁电感应式传感器的基本特性包括输出电流、电压灵敏度、相对误差等。输出电流可以表示为:
Io = fofoRRlWvBRREI
式中:Rf——测量电路输入电阻;R——线圈等效电阻。
电压灵敏度可以表示为:
IS = fooIRRlWBv
相对误差可以表示为:
γ = RdRldlBdBSdSII
磁电感应式传感器的优点包括:输出功率大,性能稳定,工作带宽广泛等。但它也存在一些缺点,如非线性误差、温度漂移、外界磁场干扰等。
非线性误差是磁电感应式传感器的一种主要误差来源。它是由于传感器线圈内有电流 I 流过时,将产生一定的交变磁通 φI ,此交变磁通叠加在永久磁铁所产生的工作磁通上,使恒定的气隙磁通变化。
磁电式传感器的应用非常广泛,如测量振动、位移、转速等机械量,广泛应用于工业自动化、机器人、医疗设备、航空航天等领域。