第第55章章电动势式传感器电动势式传感器11磁电式传感器磁电式传感器22压电晶体传感器压电晶体传感器33霍尔传感器霍尔传感器介绍三种传感器,即磁电式传感器、压电晶体传感器和霍尔传感器。虽然它们的工作原理截然不同,但它们的输出量都是电势,所以归类为电动势式传感器。一、一、磁电式传感器磁电式传感器磁电式传感器是一种利用电磁感应原理,将运动速度转换成线圈中的感应电动势输出的传感器,它也被称为感应式传感器。这种传感器工作时不需要电源,直接从被测物体吸取机械能,转换为电信号输出。由于它的输出功率较大,所以大大简化了测量电路,且性能稳定,具有一定的工作带宽(一般为10~1000Hz),所以获得较普遍的应用。1．工作原理及结构根据电磁感应定律,具有N匝的线圈在磁场中运动时,所产生的感应电动势e的大小取决于穿过这线圈的磁通φ的变化率,即(1)图1是磁电式传感器的原理图,其中(a)是当线圈在磁场中作直线运动时产生感应电动势的传感器;(b)是线圈在磁场中作旋转运动时产生感应电动势的传感器。dtdNe图图11磁电式传感器原理图磁电式传感器原理图(a)(a)线圈直线运动线圈直线运动;(b);(b)线圈旋转运动线圈旋转运动1—1—线圈线圈;2—;2—运动体运动体;3—;3—磁钢磁钢如果式(1)不以磁通变化,而用线圈运动速度形式来表示,则对应于图1(a)和(b)可分别写成(2)e=NBAω(V)(3)式中B——磁感应强度(T,1T=1Wb/m2);l——线圈导线的总长度(m);——线圈与磁铁相对直线运动的线速度（m/s）;N——线圈匝数;A——线圈截面积(m2);ω——线圈的角速度(rad/s)。)(VdtdxBledtdx在传感器中在传感器中,,当结构已定时，当结构已定时，BB，，AA，，NN，，ll都是常数都是常数,,感应电动势就与线圈对磁场的相感应电动势就与线圈对磁场的相对运动速度或成正比对运动速度或成正比,,因此磁电式传感器可直因此磁电式传感器可直接用于测量线速度与角速度。由于速度与位移、接用于测量线速度与角速度。由于速度与位移、加速度之间存在一定的积分或微分关系。因此加速度之间存在一定的积分或微分关系。因此,,如果在感应电动势的测量电路中接入一微分电如果在感应电动势的测量电路中接入一微分电路路,,其输出就与运动的加速度成正比其输出就与运动的加速度成正比;;如果在如果在测量电路中加接一积分电路测量电路中加接一积分电路,,则其输出就与位则其输出就与位移成正比。移成正比。由此可见,磁电式传感器除测量速度外,还可用来测量运动的位移和加速度。此外,在磁电式传感器中,其输出除电动势幅值外,还可以是电动势的频率值,例如磁电式转速传感器,将在应用举例中介绍。以上分析可知以上分析可知,,磁电式传感器有两个基本磁电式传感器有两个基本组成部分组成部分::一个是磁路系统一个是磁路系统,,由它产生磁场由它产生磁场,,为为了减小传感器的体积了减小传感器的体积,,一般都采用永久磁铁一般都采用永久磁铁;;另另一个是线圈一个是线圈,,由它与磁场中的磁通交链产生感应由它与磁场中的磁通交链产生感应电动势。由式电动势。由式(2)(2)和和(3)(3)可知可知,,感应电动势感应电动势ee是是线圈与磁场相对运动而产生的。作为相对运动线圈与磁场相对运动而产生的。作为相对运动,,运动部分可以是线圈运动部分可以是线圈,,也可以是永久磁铁也可以是永久磁铁,,前者前者称为动圈式称为动圈式,,后者称为动铁式。作为一个完整的后者称为动铁式。作为一个完整的传感器传感器,,除磁路系统和线圈外除磁路系统和线圈外,,还有一些其它部还有一些其它部件件,,如壳体、支承、阻尼器、接线装置等等。如壳体、支承、阻尼器、接线装置等等。22．传感器的灵敏度和温度补偿．传感器的灵敏度和温度补偿由基本公式由基本公式(2)(2)可以导出磁电式传感器可以导出磁电式传感器的灵敏度的灵敏度(4)(4)从提高灵敏度的观点来看从提高灵敏度的观点来看,B,B值大值大,,灵敏度灵敏度SS也大也大,,所以要选择所以要选择BB值大的永磁材料值大的永磁材料;;另外导另外导线长度线长度ll也可取得大一些也可取得大一些,,但这是有条件的但这是有条件的,,必须考虑下列两种情况必须考虑下列两种情况::BldtdxeS(1)线圈电阻与指示器电阻匹配问题。因传感器相...
