PPT《第八节 磁电式检测元件》

第八节 磁电式检测元件 电磁原理 霍尔电压 感应电动势 磁电感应式 霍尔元件 电流 磁场 压力 位移 电流 扭矩 转速 振动 一 电磁感应现象 穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,回路中会产生感应电动势感应电动势的大小正比于磁通变化率 电磁感应定律 国际单位制 韦伯 伏特 楞次定律是能量守恒定律的一种表现 维持滑杆运动必须外加一力,此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热.

机械能 焦耳热 楞次定律 闭合的导线回路中所出现的感应电流,其感应电流的方向总是试图减小磁通的变化量(右手定则). 用楞次定律判断感应电流方向 自由落下 线圈中有电流,电能从何而来? 磁铁在运动前后没有变化,电能只能从磁铁运动的动能转化而来. 势能 动能 保持磁铁向下运动的动能 通过磁场的变化转变成为电能 磁铁在线圈上方,线圈电流产生的磁感应强度方向向上,在下方时,线圈电流产生的磁感应强度方向向下 推论:磁铁落地速度变慢 不同类型的磁电式传感器 磁通量Ф的变化实现办法: 磁铁与线圈之间做相对运动;

磁路中磁阻的变化;

恒定磁场中线圈面积的变化.直接应用:测定速度 在信号调节电路中接积分电路,或微分电路,磁电式传感器就可以用来测量位移或加速度. 恒磁阻式检测元件 线速度型 角速度型感应电势与线圈对磁场的相对运动的线速度或线圈相对磁场的角速度成正比 (a)线速度型(b)角速度型 1--线圈;

2--运动部件;

3--永久磁铁 恒磁阻式检测元件结构原理图 1. 动圈式磁电传感器原理 图5.1.1 动圈式磁电传感器原理图 传感器原理 如果在线圈运动部分的磁场强度B是均匀的,则当线圈与磁场的相对速度为υ时,线圈的感应电动势: α为运动方向与磁场方向间夹角,当α=90°,线圈的感应电动势为: 当N、B和la恒定不变时,E与υ=dx/dt成正比,根据感应电动势E的大小就可以知道被测速度的大小. 已知 求解设时, 与 同向 , 则令则可见,在匀强磁场中匀速转动的线圈内的感应电电流是时间的正弦函数.这种电流称交流电. 思考题 如何根据测量得到的线速度或角速度得到位移和加速度? 5.1.3 磁阻式磁电传感器 线圈和磁铁部分都是静止的,与被测物连接而运动的部分是用导磁材料制成的,在运动中,它们改变磁路的磁阻,因而改变贯穿线圈的磁通量,在线圈中产生感应电动势.用来测量转速,线圈中产生感应电动势的频率作为输出,而感应电动势的频率取决于磁通变化的频率. 结构:开磁路、闭磁路 变磁阻式--开磁路式 1--永久磁铁;

2--衔铁;

3--感应线圈;

4--齿轮 开磁路式转速检测元件原理图 变磁阻式--闭磁路式 1--转轴;

2--内齿轮;

3a、3b--外齿轮;

4--线圈;

5--永久磁铁 闭磁路式转速检测元件原理图 变磁阻式检测元件特点 变磁阻式检测元件的线圈与磁铁之间没有相对运动;

由运动着的被测物体(一般是导磁材料)来改变磁路的磁阻,引起磁通量变化,从而在线圈中产生感应电动势.感应电势是一交变信号,变化的频率与转速有关(转速测量) 作业 如下图所示,是一个水平放置的导体框架,宽度l=0.50m,接有电阻R=0.20Ω,磁感应强度B=0.40T,方向如图所示.今有一导体棒ab横放在框架上,并能无摩擦的沿框滑动,其他部分电阻均不计,当ab以v=4t m/s的速度向右匀加速滑动时,试求:1)导体棒ab在t=0~5s时间段产生的平均感应电动势的大小2)导体棒ab在t=5s时产生的感应电动势的大小 作业