第六章 磁电、磁敏式传感器
§ 磁电感应式传感器(电动式) 6.1§ 霍尔式传感器 6.2
§ 磁敏元件 6.3
《传感器原理及应用》
第六章 磁电、磁敏式传感器本章要求
理解磁电式传感器的磁电转换原理及结构特征；了解霍尔式传感器的磁电转换原理； 理解霍尔效应，掌握实际使用方法。 了解磁敏元件的原理及结构特征。
《传感器原理及应用》
第六章 磁电、磁敏式传感器被测非电量
磁电 作用
电信号
测量 电路
U、I
磁电作用主要分为电磁感应和霍尔效应两种情况， 磁(电)敏式传感器可以分为磁电感应式传感器和霍尔 式传感器两种。 此外还有一些半导体磁电传感器，如磁敏电阻器，磁 敏晶体管，以及以这些元器件为磁--电转换器的各种半 导体磁敏功能器件。《传感器原理及应用》
第六章 磁电、磁敏式传感器被测非电量
磁电 作用
电信号
测量 电路
U、I
磁电式传感器的定义 通过磁电作用，被测非电量转换为电信号的传感器。 磁电式传感器的感测量 磁场、速度、位移、加速度、压力、电流等。 磁电式传感器的种类 根据工作原理：感应式、霍尔式和磁敏式等。《传感器原理及应用》
§6.1 磁电感应式传感器(电动式)一、磁电感应式传感器概述磁电感应式传感器：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。有源传感器：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。 特点：输出功率大，性能稳定，具有一定的工作带宽 (10~1000 Hz)。
《传感器原理及应用》
二、磁电感应式传感器工作原理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 W b 的变化率，即E N d dt
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。《传感器原理及应用》
§6.1 磁电感应式传感器(电动式)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。
图 恒磁通式磁电传感器结构原理图 《传感器原理及应用》
《传感器原理及应用》
《传感器原理及应用》
永久磁铁与线圈之间的相对运动速度切割磁力线从 而产生感
应电势。
E N B0 L v式中： B0——工作气隙磁感应强度；
L——每匝线圈平均长度；N——线圈在工作气隙磁场中的匝数； v——相对运动速度。
当传感器结构参数确定后，N、B和l均为恒定值，E与v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。《传感器原理及应用》
2、变磁通式这类传感器的线圈和磁铁都是静止不动的。 利用磁性材料制成齿轮，在运动中它不断地改 变磁路的磁阻，因而改变了贯穿线圈的磁通量， 因此在线圈中感应出电动势。 变磁通式传感器一般都做成转速传感器，产生 的感应电势的频率作为输出，其频率值取决于磁通 变化的频率。 在结构上分为开磁路和闭磁路两种。《传感器原理及应用》
开磁路变磁通式转速 传感器如图所示，传
感器由永久磁铁、感应线圈、软铁组成。 齿轮安装在被测转轴 上，与转轴一起旋转。1—永久磁铁；2—软铁； 3—感应线圈；4—齿轮。 图 开磁路变磁阻式转速传感器
《传感器原理及应用》
当齿轮旋转时，由齿轮的凹凸引起磁阻变化，而使 磁通发生变化，因而在线圈 3 中感应出交变电势，其频 率等于齿轮的齿数和转速的乘积，即
f z n / 60式中，z 为齿轮的齿数；n为被测轴的转速(r/min) ; f 为感应电势频率(Hz)。 当齿轮的齿数 z 确定以后，若能测出 f 就可求出转速 n ( n=60f / z )。这种传感器结构简单，但输出信号小， 转速高时信号失真也大，在振动强或转速高的场合，往 往采用闭磁路变磁阻式转速传感器。《传感器原理及应用》
《传感器原理及应用》
已知测量齿轮齿数Z=18,采用变磁通感应式传感器测量工作 轴转速(如图所示)。若测得输出电动势的交变频率为24(Hz), 求：被测轴的转速n(r/min)为多少? 解： 测量时，齿轮随工作轴一起转动，每转过一个齿，传感器 磁路磁阻变化一次，磁通也变化一次，因此，线圈感应电 动势的变化频率f等于齿轮的齿数Z与转速n的乘积。
f=nZ/60n=60f Z
=
60 24 18
= 80(r/min)
《传感器原理及应用》
6.1 磁电感应式传感器 图为闭磁路变磁通式，它由装在转轴上的内 齿轮和外齿轮、永久1 --转轴 2 --内齿轮 3a、3b --外 齿轮 4 --线圈 5 --永久磁铁
磁铁和感应线圈组成，内外齿轮齿数相同。当转
轴连接到被测转轴上时， 外齿轮不动，内齿轮随被测轴而转动，内、外齿轮的相对转动 使气隙磁阻产生周期性变化，从而引起磁路中磁通的变化，使 线圈内产生周期性变化的感生电动势。显然，感应电势的频率 与被测转速成正比。《传感器原理及应用》
