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德國FHF上海壹僑優(yōu)勢供應FHF11286101 德國FHF上海壹僑優(yōu)勢供應FHF11286101

折疊編輯本段應用
地磁傳感器可用于檢測車輛的存在和車型識別。利用車輛通過道路時對地球磁場的影響來完成車輛檢測的傳感器與目前常用的地磁線圈(又稱地感線圈)檢測器相比，具有安裝尺寸小、靈敏度高、施工量小、使用壽命長，對路面的破壞小(有線安裝只需要在路面開一條5毫米寬的縫，無線安裝只需要在路面打一個直徑55 毫米深150毫米的洞，當在檢測點吊架或側面安裝時不用破壞路面)等優(yōu)點，在智能交通系統(tǒng)的信息采集中必將起到非常重要的作用。
磁電式傳感器是利用電磁感應原理，將輸入的運動速度轉換成線圈中的感應電勢輸出。它直接將被測物體的機械能量轉換成電信號輸出，工作不需要外加電源，是一種典型的有源傳感器。由于這種傳感器輸出功率較大，因而大大地簡化了配用的二次儀表電路。

磁電式傳感器有時也稱作電動式或感應式傳感器， 它只適合進行動態(tài)測量。由于它有較大的輸出功率，故配用電路較簡單;零位及性能穩(wěn)定;

基本信息
中文名稱
磁電式傳感器

類別
傳感器

 
工作頻帶
一般為10~1000Hz

特性
雙向轉換

目錄
1原理結構
2工作原理
3測量電路
4設計原則
5分類
6傳遞矩陣
7磁電應用
折疊編輯本段原理結構
利用其逆轉換效應可構成力(矩)發(fā)生器和電磁激振器等。根據(jù)電磁感應定律，當W匝線圈在均恒磁場內運動時，設穿過線圈的磁通為Φ，則線圈內的感應電勢e與磁通變化率dΦ/dt有如下關系:

根據(jù)這一原理，可以設計成變磁通式和恒磁通式兩種結構型式，構成測量線速度或角速度的磁電式傳感器。下圖所示為分別用于旋轉角速度及振動速度測量的變磁通式結構。

變磁通式結構

(a)旋轉型(變磁)); (b)平移型(變氣隙)

其中磁鐵1(俗稱"磁鋼")與線圈4均固定，動鐵心3(銜鐵)的運動使氣隙5和磁路磁阻變化，引起磁通變化而在線圈中產生感應電勢，因此又稱變磁阻式結構。
變磁式結構
變磁式結構

在恒磁通式結構中，工作氣隙中的磁通恒定，感應電勢是由于磁鐵與線圈之間有相對運動--線圈切割磁力線而產生。這類結構有兩種，如下圖所示。

恒磁通式結構 (a)動圈式;(b)動鐵式

圖中的磁路系統(tǒng)由圓柱形磁鐵和極掌、圓筒形磁軛及空氣隙組成。氣隙中的磁場均勻分布，測量線圈繞在筒形骨架上，經(jīng)膜片彈簧懸掛于氣隙磁場中。

當線圈與磁鐵間有相對運動時，線圈中產生的感應電勢e為

式中 B--氣隙磁通密度(T);

l--氣隙磁場中有效匝數(shù)為W的線圈總長度(m)為l=laW(la為每匝線圈的平均長度)

v--線圈與磁鐵沿軸線方向的相對運動速度(ms-1)。

當傳感器的結構確定后，式(5-2)中B、la、W都為常數(shù)，感應電勢e僅與相對速度v有關。傳感器的靈敏度為

為提高靈敏度，應選用具有磁能積較大的磁鐵和盡量小的氣隙長度，以提高氣隙磁通密度B;增加la和W也能提高靈敏度，但它們受到體積和重量、內電阻及工作頻率等因素的限制。

為了保證傳感器輸出的線性度，要保證線圈始終在均勻磁場內運動。設計者的任務是選擇合理的結構形式、材料和結構尺寸，以滿足傳感器基本性能要求。

折疊編輯本段工作原理
根據(jù)電磁感應定律, 當w匝線圈在恒定磁場內運動時, 設穿過線圈的磁通為Φ, 則線圈內的感應電勢E與磁通變化率dΦ/dt有如下關系: E=-w(dΦ/dt)

折疊編輯本段測量電路
磁電式傳感器直接輸出感應電勢, 且傳感器通常具有較高的靈敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁電式傳感器是速度傳感器, 若要獲取被測位移或加速度信號, 則需要配用積分或微分電路。

折疊編輯本段設計原則
磁電感應式傳感器有兩個基本元件組成:一個是產生恒定直流磁場的磁路系統(tǒng)，為了減小傳 感器體積，一般采用磁鐵;另一個是線圈，由它與磁場中的磁通交鏈產生感應電動勢。感應 電動勢與磁通變化率或者線圈與磁場相對運動速度成正比，因此必須使它們之間有一個相對運 動。作為運動部件，可以是線圈，也可以是磁鐵。所以，必須合理地選擇它們的結構形式、 材料和結構尺寸.以滿足傳感器的基本性能要求。

對于慣性式傳感器，具體計算時，一般是先根據(jù)使用場合、使用對象確定結構形式和體積大 小(即輪廓尺寸)，然后根據(jù)結構大小初步確定磁路系統(tǒng)，計算磁路以便決定磁感應強度B。這樣，由技術指標給定的靈敏度S值以及確定的B值，由S = e/v= BιN即可求得線圈的匝數(shù)N。因為 在確定磁路系統(tǒng)時，氣隙的尺寸已經(jīng)確定了，線圈的尺寸也已確定，亦即 ι已經(jīng)確定。根據(jù)這些 參數(shù)，便可初步確定線圈導線的直徑d。從提高靈敏度的角度來看，B值大，S值也大，因此磁路 結構尺寸應大些。只要結構尺寸允許，磁鐵可盡量大些，并選擇B值大的永磁材料，匝數(shù)N也可 取得大些。當然具體計算時導線的增加也是受其他條件制約的，各參數(shù)的選擇要統(tǒng)一考慮，盡量從優(yōu)。

折疊編輯本段分類
一般分為兩種:(1)磁電感應式(2)霍爾式

折疊霍爾式
霍爾效應

置于磁場中的導體(或半導體)，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向會產生電動勢(霍爾電勢)，原因是電荷受到洛倫茲力的作用。

定向運動的電子除受到洛侖茲力外，還受到霍爾電場的作用，當fl=fE時，達到平衡，此時

基本結構

霍爾元件的基本結構圖如下:

基本特性

(1)額定激勵電流和最大允許激勵電流當霍爾元件自身溫升10度時所流過的激勵電流以元件最大溫升為限制所對應的激勵電流

(2)輸入電阻和輸出電阻激勵電極間的電阻電壓源內阻

(3)不等位電勢和不等位電阻當霍爾元件的激勵電流為I時，若元件所處位置磁感應強度為零，此時測得的空載霍爾電勢。不等位電勢就是激勵電流經(jīng)不等位電阻所產生的電壓。

(4)寄生直流電勢

(5)霍爾電勢溫度系數(shù)

誤差補償

(1)零點誤差:

不等位電勢:①電極引出時偏斜，②半導體的電阻特性(等勢面傾斜)造成。③激勵電極接觸不良。

寄生直流電勢:由于霍耳元件是半導體，外接金屬導線時，易引起PN節(jié)效應，當電流為交流電時，整個霍耳元件形成整流效應，PN節(jié)壓降構成寄生直流電勢，帶來輸出誤差。

補償方法

制作工藝上保證電極對稱、歐姆接觸

電路補償

(2)霍爾元件的溫度補償

誤差原因:溫度變化時，KH,Ri(輸入電阻)變化

補償辦法

1.對溫度引起的I進行補償。采用恒流源供電。但只能減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵電流的變化的影響。

2.對KHI乘積項同時進行補償。采用恒流源與輸入回路并聯(lián)電阻。如圖所示:

折疊應用
(1)霍爾式位移傳感器工作原理圖:如圖所示

(2)幾種霍爾式轉速傳感器的結構:如圖所示:

(3)霍爾計數(shù)裝置的工作示意圖及電路圖:如圖所示:

折疊編輯本段傳遞矩陣
一.傳遞矩陣

一.機械阻抗下圖(a)所示的質量為m、彈簧剛度為k，阻尼系數(shù)為c的單自由度機械振動系統(tǒng)。設在力F作用下產生的振動速度和位移分別為v(圖中即ν)和x，由此可列出力平衡方程

下圖(b)所示的由電阻R、電感L和電容C組成的串聯(lián)電路，設電源電壓為u，回路電流為i、電荷為q。由此可列出電壓平衡方程

這兩個微分方程式雖然機電內容不同，但形式相同。因此，這兩個系統(tǒng)為一對相似系統(tǒng)。一個系統(tǒng)可以根據(jù)求解它的微分方程來討論其動態(tài)特性，故上述兩相似系統(tǒng)的動態(tài)特性必然*，可以實現(xiàn)機電模擬。

一對相似系統(tǒng)

(a)單自由度機械振動系統(tǒng);(b)RLC串聯(lián)電路

在電路中存在著電阻抗，它是將電流與電壓聯(lián)系起來的一個參數(shù)，可以設想，如同電路中的電阻抗一樣，假設機械系統(tǒng)存在"機械阻抗"ZM。類似于電系統(tǒng)，由*個式子可得

可見ZM是將機械系統(tǒng) 中某一點上的運動響 應與引起這個運動的力聯(lián)系起來的一個參數(shù)。由此可得，作簡諧運動的線性機械系統(tǒng)的機械阻抗的定義為

機械阻抗ZM(復數(shù))=激振力(復數(shù))/運動響應(復數(shù))

引用機械阻抗概念來分析機械系統(tǒng)的動態(tài)特性，就可以用簡單的代數(shù)方法求得描述動態(tài)特性的傳遞函數(shù)，而不必求解微分方程。