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文档简介
§3.6磁电式传感器(一)工作原理依据法拉第电磁感应定律,N匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变更时,线圈中所产生的感应电动势e的大小确定于穿过线圈的磁通量Φ的变更率,即
磁通变更率dΦ/dt与磁场强度、磁路磁阻、线圈的运动速度有关,故若变更其中一个因素,都会变更线圈的感应电动势。
(二)磁电式传感器的分类由上述工作原理可知,磁电感应式传感器只适用于动态测量。按工作原理不同,磁电感应式传感器可分为恒定磁通式和变磁通式,即动圈式传感器和磁阻式传感器。(1)动圈式磁电传感器(恒定磁通)这类传感器的基本形式是速度传感器,能干脆测量线速度或角速度。假如在其测量电路中接入积分电路或微分电路,那么还可以用来测量位移或加速度。§3.6磁电式传感器§3.6磁电式传感器(a)线速度型线圈作直线运动,它所产生感应电动势
式中B——磁场的磁感应强度(T);l——单匝线圈有效长度(m);v——线圈与磁场的相对运动速度(m/s);θ——线圈运动方向与磁场方向的夹角。当传感器结构确定,即N、B和l均为常数,感应电动势与线圈运动速度成正比。依据该原理可设计出各种线速度传感器。§3.6磁电式传感器(b)角速度型线圈作旋转运动,其上产生的感应电动势
式中k——与结构有关的系数,k<1;
ω——线圈与磁场相对角速度(rad/s);A——单匝线圈的截面积(m2)。此式表明,当N、B、A和k(传感器结构已定)均为常数时,感应电动势与角速度ω成正比。§3.6磁电式传感器(c)传感器的等效电路及测量电路(2)磁阻式磁电传感器(变磁通式)用导磁材料制成的物体运动时,变更磁路的磁阻,因而变更贯穿线圈的磁通量,使线圈产生感应电动势。典型的应用为用作转速的测量。这类传感器的输出以感应电势的频率f表示。磁阻式转速传感器有两种:(a)开磁路开磁路结构简洁,空气磁阻大。(b)闭磁路磁回路由转轴、内外齿轮、线圈回到磁铁闭合。当转轴与被测轴一起转动时,转轴上的内齿轮和磁铁一起转动,内外齿轮的相对运动使磁路气隙发生变更,因而磁阻变更并使穿过线圈的磁通量发生周期性变更,在线圈中产生周期变更的感应电势。其特点是磁路磁阻小,输出信号大,受被测轴振动干扰小,但是结构比较困难。
§3.6磁电式传感器§3.6磁电式传感器(三)磁电式传感器的应用在内燃机测试中的应用(a)转速测量i.脉冲计数法通常在内燃机曲轴上安装一个60齿的齿盘,传感器靠近齿盘。曲轴旋转一圈传感器感应出60个脉冲。假如计时t秒共得到N个脉冲,那么就有转速的计算式:
ii.脉宽测量法测量N个相邻脉冲间的时间间隔t,则可求得频率的计算式:也就是1s时间内脉冲个数。最终转速的表达式为:可见,两种测量方法得到的结果是一样的。§3.6磁电式传感器§3.6磁电式传感器(b)上止点测量通常在曲轴飞轮端上同轴安装一个有1个齿的齿盘,安装时要保
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