当前课程知识点:测试与检测技术基础 > Week9 被测量的获取(2) (Sensors II) > 磁电式传感器 (Magnetic sensors) > 磁电式传感器 (Magnetic sensors)
接下来我们介绍一下磁电式传感器
首先看看
磁电式传感器是怎么定义的
那么它的定义是这样给出的
一种将被测物理量
转换为感应电动势的装置
我们称之为什么呢
电磁感应式的
或者叫电动力式的传感器
从上面这个定义
我们可以看到
它是由电磁感应定律知道
当穿过一个线圈的磁通Φ
发生变化的时候
线圈当中就会产生感应电动势
那么后边这个4.101式
就可以看到
这就是感应电动势
一个基本的公式
那么从磁电式传感器而言
它的分类呢有三种
一种是动圈式的
一种是动磁铁式的
还有一种是磁阻式的
下面这张图片呢
就是磁电式的传感器
那么我们可以看到
有各式各样的磁电式的传感器
它的外形都是不完全一样的
有低频率的磁电式的位移传感器
还有磁电式的转速的传感器等等
那么接下来我们看一下
它的变换的原理
前面我们已经谈到
它是利用电磁感应定律
来进行工作的
那么磁电式的传感器
是把被测量的物理量
转换为感应电动势的一种转换器
那么从下面的公式当中
我们可以看到
U是等于下面这些
相关的表达式所表达的
在这个式子当中
我们可以看到
B是磁感应强度
S是线圈截面积
N是线圈的匝数
Φ是磁通
Rm是磁阻
v是线圈的运动速度
这个感应电动势
是和这几个重要的物理量
是相关的
那么其中这个磁通的变化率
它实际上是与磁感应强度
磁阻、线圈运动速度是密切相关的
如果我们改变其中一个因素
都会改变线圈的感应电动势的
那么这是它的分类情况
前面我们已经谈到了
磁电式传感器
它有动圈式的和磁阻式的
在动圈式的磁电式传感器当中
有线速度型
还有角速度型的
那么这就是动圈式的
传感器的示意图
我们可以看到
有线速度型的
和角速度型的
那么感应电动势e的大小
是正比于线圈的运动速度v
通过测量感应电动势
我们就可以直接得到
线圈的运动速度
包括它的加速度或者是位移的
那么下面我们看一看
线位移式装置
它的磁电式传感器的工作原理
我们可以看一下
当弹簧片敏感
有一个速度的时候
线圈就在磁场当中做直线运动
从而呢切割磁力线
因此我们就得到了
所谓的感应电动势e
那我们可以看到
4.102式当中
它实际上
是跟以下几个物理量是有关系的
首先是B—磁场的感应强度
还有l—单匝的线圈的有效长度
还有W—有效线圈的匝数
还有是v是敏感轴方向的
线圈相对于磁场的速度
还有是θ—线圈运动方向
与磁场方向的夹角
那么上面的式子
如果说当线圈运动方向
与磁场方向垂直
也就是θ等于90度的时候
我们就可以把4.102式
写成4.103式
也就是e=WBlvy
那么得到的结论是这样的
当传感器的结构参数
B、l、W选定的时候
则感应电动势e的大小
就正比于线圈的运动速度vy
我们把这种传感器称为
速度的传感器
那么将被测到的速度
经过微分和积分运算的时候
我们就可以得到
运动物体的加速度和位移
因此速度传感器
又可以用来测量运动物体的
位移和加速度
那么应该说此类式的传感器
它的应用也是非常的广泛的
那么对于角速度型的
动圈式的传感器它的结构
当这个线圈在磁场中转动的时候
会产生感应电动势
它是由4.104式所表达的
其中这个e跟
以下几个物理量是密切相关的
首先是B—磁场的感应强度
W—是有效线圈的匝数
ω呢是线圈转动的角频率
A是单匝线圈的截面积
k是依赖于结构的参数
通常呢k是大于1的
因此我们说
当我们选定W、B、A的时候
感应电动势e
就与线圈相对于磁场的
运动的角速是成正比的
因此这种传感器
是可以用于测量物体的转速的
好
那么磁电式传感器就介绍到这儿
好同学们
这一课的内容我们就讲授到这里
我们下节课再见
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