传感器与检测技术课件 项目三测量物体转速3.1 磁电式传感器测量物体转速.pptx

《测量物体转速》项目三

测量物体力量学项目思维导图

测量物体力量学【知识目标】1．能掌握磁电式传感器、霍尔传感器、光电传感器的工作原理；2．能明白磁电式传感器、光电传感器的分类的作用与分类；3．能掌握霍尔传感器、光电传感器的组成结构和材料；4．能掌握接近开关的原理和应用；5．能掌握光电元件的常见类型。【技能目标】1．会复述恒磁通和变磁通的方法；2．会选择磁电感应传感器、霍尔传感器、光电传感器适合场合；项目教学目标

测量物体力量学3．知道霍尔传感器的应用方面有哪些；4．会结合生活生产实际举例说明各类传感器的应用。【素养目标】1．培养学生在遇到困境的时候，多转换思路，要知难而进，具有开拓创新的积极意识。2．培养学生养成团队精神，合作、协同有助于调动团队成员的所有资源与才智，“合作共赢”“协同创新”是团队发展、个体成长的必由之路。项目教学目标

3.1磁电式传感器测量物体转速任务描述转速是电动机极为重要的一个状态参数，在很多运动系统的测控中，都需要对电机的转速进行测量，速度测量的精度直接影响系统的控制情况，它是关系测控效果的一个重要因素。不论是直流调速系统还是交流调速系统，只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。在电机的转速测量中，影响测量精度的主要因素有两个：一是采样点的多少，采样点越多，速度测量结果越精确，尤其是对于低转速的测量。二是采样频率，采样频率越高，采样的数据就越准确。转速测量方法可以分为两类，一类是直接法，即直接观测机械或者电机的机械运动，测量特定时间内机械旋转的圈数，从而测出机械运动的转速；另一类是间接法，即测量由于机械转动导致其他物理量的变化，从这些物理量的变化与转速的关系来得到转速。同时从测速仪是否与转轴接触又可分为接触式，非接触式。目前我国常用的测速方法有光电码盘测速法、霍尔元件测速法、磁电式测速法等。其中磁电式测量转速是广泛采用的一种，那么磁电式传感器的工作原理是什么？其结构、特点如何？这就是我们本节课的任务目标。

3.1磁电式传感器测量物体转速知识链接：磁电式传感器测量物体转速一、磁电传感器的概述磁电感应式传感器又称感应式或电动式传感器，是利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。不需要辅助电源，就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。特点：电路简单、性能稳定、输出功率大、输出阻抗小，具有一定的工作带宽（10～1000Hz），被广泛用于转速、振动、位移、扭矩等测量中。外形如图所示。

3.1磁电式传感器测量物体转速知识链接：磁电式传感器测量物体转速二、磁电感应传感器工作原理磁电式传感器的种类根据工作原理分为：感应式、霍尔式和磁敏式等。在本节中重点学习磁电感应式传感器。磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的。由法拉第电磁感应定律可知，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化时，线圈中所产生的感应电动势E（V）的大小取决于穿过线圈的磁通Φ的变化率，即E=-N（3.1）磁通量的变化可以通过很多办法来实现，如磁铁与线圈之间作相对运动；磁路中磁阻的变化；恒定磁场中线圈面积的变化等，一般可将磁电感应式传感器分为恒磁通式和变磁通式两类。

3.1磁电式传感器测量物体转速知识链接：磁电式传感器测量物体转速二、磁电感应传感器工作原理1．恒磁通式恒磁通式磁电感应传感器结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电动势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生。这类结构有动圈式和动铁式两种，如图3-2所示为恒磁通式磁电传感器典型结构，它由永久磁铁、线圈、弹簧和金属骨架等组成。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，因此气隙中磁通是恒定不变的。根据运动部件的不同，分为动圈式和动铁式，动铁式磁电传感器一般用于测量线速度，动圈式磁电传感器一般用于测量角速度。

3.1磁电式传感器测量物体转速知识链接：磁电式传感器测量物体转速二、磁电感应传感器工作原理磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度υ成正比的感应电动势E，其大小为：E=NBLυ（3.2）式中：N为线圈在工作气隙磁场中的匝数；B为工作气隙磁感应强度；L为每匝线圈平均长度。图表明，当B、N和L恒定不变时，便可以根据感应电动势e的大小计算出被测线速度υ的大小。从而可以使用这种传感器来测量速度。动铁式动圈式由理论推导可得，当振动频率低于传感器的固有频率时，这种传感器的灵敏度（E/v）是随振动频率而变化的；

3.1磁电式传感器测量物体转速知识链接：磁电式传感器测量物体转速二、磁电感应传感器工作原理当振动频率远大于固有频率