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介绍磁电式转速传感器的工作原理

发布时间:2021-09-01   点击次数:25次
  磁电式转速传感器采用磁电感应原理实现测速,当齿轮旋转时,通过传感器线圈的磁力线发生变化,在传感器线圈中产生周期性的电压,其幅度与转速有关,转速越高输出电压越高(0~a段),输出频率与转速成正比。
  由霍尔开关集成传感器和磁性转盘组成,霍尔式转速传感器的各种不同结构。将磁性转盘的输入轴与被测转轴相连,当被测转轴转动时,磁性转盘便随之转动,固定在磁性转盘附近的霍尔开关集成传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲,检测出单位时间的脉冲数,便可知道被测对象的转速。磁性转盘上的小磁铁数目的多少,将决定传感器的分辨率。
  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: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。下图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。变磁通式结构(a)旋转型(变磁))(b)平移型(变气隙)其中磁铁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。变磁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,如下图所示。恒磁通式结构(a)动圈式(b)动铁式图中的磁路系统由圆柱形磁铁和极掌、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的线圈总长度(m)为l=laW(la为每匝线圈的平均长度)v--线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度(ms-1)。当传感器的结构确定后,式(5-2)中B、la、W都为常数,感应电势e仅与相对速度v有关。传感器的灵敏度为为提高灵敏度,应选用具有磁能积较大的磁铁和尽量小的气隙长度,以提高气隙磁通密度B增加la和W也能提高灵敏度,但它们受到体积和重量、内电阻及工作频率等因素的限制。为了保证传感器输出的线性度,要保证线圈始终在均匀磁场内运动。设计者的任务是选择合理的结构形式、材料和结构尺寸,以满足传感器基本性能要求。

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