第五章磁电式传感器知识讲解
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传感器原理及应用 第五章 磁电式与压电式传感器
用热磁分流器。
8/2/2023
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5.1.3磁电式感应式传感器的测量电路
磁电感应式传感器是速度传感器，若要获取被测位移 或加速度信号，则需要配用积分或微分电路。下图为测量 电路方框图。
磁电式传感器虽然配用积分电路可以测量位移，但它 只能测量位移随时间的变化，即动态位移，不能测静态位 移。
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（1）在有效载荷作用下测得最低频率时，位移的振幅为 5mm，试计算这时的输出电压值。
11
[例题1]图（a）磁电式传感器和图（b）自感式传感器有 何 异同？为什么后者可测量静态位移或距离而前者却不能？
解：相同点：二者都有线圈和活动衔铁。不同点：（a）
磁电式传感器的线圈是绕在永久磁钢上，磁电式传感器有永久
磁铁。自感式传感器的线圈是绕在不带磁性的铁心上。（b）
自感式传感器的自感取决于活动衔铁与铁心的距离，磁电式传
当传感器的工作温度发生变化或受到外界磁场干扰、机械振动或 冲击时，其灵敏度将发生变化而产生测量误差。 相对误差为
dsI dB dL dR sI B L R
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1.非线性误差
主要原因是：由于传感器线圈内有电流I流过时， 将产生一定的交变磁通ΦI，此交变磁通叠加在永久
磁铁所产生的工作磁通上，使恒定的气隙磁通变化 如右图所示。
如图所示可见，在磁电感应式传感器后面接积分电路可 以测量位移，后面接微分电路可以测量加速度。因为位移是 速度的积分，而加速度是速度的微分。
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[例题3]已知磁电式速度传感器的技术参数如下：频率范围 5~100Hz，位移幅值范围为5mm（峰-峰值），加速度幅值 范围为0.1~30g（g=9.8m/s2），无阻尼固有频率为5Hz，线 圈电阻为600Ω，横向灵敏度最大为20%，灵敏度为 4.88V/(m/s),质量为170g。假设测量的振动是简谐振动。
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5.1.3磁电式感应式传感器的测量电路
磁电感应式传感器是速度传感器，若要获取被测位移 或加速度信号，则需要配用积分或微分电路。下图为测量 电路方框图。
磁电式传感器虽然配用积分电路可以测量位移，但它 只能测量位移随时间的变化，即动态位移，不能测静态位 移。
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（1）在有效载荷作用下测得最低频率时，位移的振幅为 5mm，试计算这时的输出电压值。
11
[例题1]图（a）磁电式传感器和图（b）自感式传感器有 何 异同？为什么后者可测量静态位移或距离而前者却不能？
解：相同点：二者都有线圈和活动衔铁。不同点：（a）
磁电式传感器的线圈是绕在永久磁钢上，磁电式传感器有永久
磁铁。自感式传感器的线圈是绕在不带磁性的铁心上。（b）
自感式传感器的自感取决于活动衔铁与铁心的距离，磁电式传
当传感器的工作温度发生变化或受到外界磁场干扰、机械振动或 冲击时，其灵敏度将发生变化而产生测量误差。 相对误差为
dsI dB dL dR sI B L R
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1.非线性误差
主要原因是：由于传感器线圈内有电流I流过时， 将产生一定的交变磁通ΦI，此交变磁通叠加在永久
磁铁所产生的工作磁通上，使恒定的气隙磁通变化 如右图所示。
如图所示可见，在磁电感应式传感器后面接积分电路可 以测量位移，后面接微分电路可以测量加速度。因为位移是 速度的积分，而加速度是速度的微分。
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[例题3]已知磁电式速度传感器的技术参数如下：频率范围 5~100Hz，位移幅值范围为5mm（峰-峰值），加速度幅值 范围为0.1~30g（g=9.8m/s2），无阻尼固有频率为5Hz，线 圈电阻为600Ω，横向灵敏度最大为20%，灵敏度为 4.88V/(m/s),质量为170g。假设测量的振动是简谐振动。
磁电式传感器介绍课件
温度稳定性
通过改进材料和结构设计，提高磁电式传感器的温度稳定性，使其在宽温范围内仍能保 持稳定的性能。
降低成本与推广应用
降低制造成本
优化生产工艺和降低原材料成本，以降 低磁电式传感器的制造成本，使其更具 市场竞争力。
VS
标准化与互操作性
推动磁电式传感器的标准化和互操作性， 促进不同厂商之间的传感器兼容性和互换 性，降低使用成本。
振动与冲击测量
振动传感器
磁电式传感器能够将机械振动转化为 电信号，实现振动的测量。在结构健 康监测、地震工程等领域有广泛应用 。
冲击传感器
磁电式传感器能够测量冲击波或冲击 力的强度和方向，常用于爆炸测试、 武器系统等领域的安全监测和防护。
05
磁电式传感器的未来发展与挑 战
新材料与新技术的应用
高性能磁性材料
高灵敏度
01
磁电式传感器采用磁电转换原理 ，能够将磁场变化转化为电信号 ，具有较高的灵敏度，能够检测 微弱的磁场变化。
02
高灵敏度使得磁电式传感器在测 量弱磁场、低磁场变化率以及微 小位移等方面具有显著优势。
宽测量范围
磁电式传感器的测量范围较广，能够 适应不同大小和类型的磁场。
宽测量范围使得磁电式传感器在各种 磁场环境下都能实现精确测量，具有 广泛的应用领域。
线圈设计还需要考虑到线圈的散热性能和绝缘性能，以确保传感器能够长时间稳定 运行。
材料选择与加工工艺
01
02
03
04
材料选择与加工工艺是影响磁 电式传感器性能的重要因素。
在材料选择方面，需要考虑到 材料的磁性能、机械性能和稳
定性等因素。
在加工工艺方面，需要考虑到 加工精度、表面处理和装配工
艺等因素。
通过改进材料和结构设计，提高磁电式传感器的温度稳定性，使其在宽温范围内仍能保 持稳定的性能。
降低成本与推广应用
降低制造成本
优化生产工艺和降低原材料成本，以降 低磁电式传感器的制造成本，使其更具 市场竞争力。
VS
标准化与互操作性
推动磁电式传感器的标准化和互操作性， 促进不同厂商之间的传感器兼容性和互换 性，降低使用成本。
振动与冲击测量
振动传感器
磁电式传感器能够将机械振动转化为 电信号，实现振动的测量。在结构健 康监测、地震工程等领域有广泛应用 。
冲击传感器
磁电式传感器能够测量冲击波或冲击 力的强度和方向，常用于爆炸测试、 武器系统等领域的安全监测和防护。
05
磁电式传感器的未来发展与挑 战
新材料与新技术的应用
高性能磁性材料
高灵敏度
01
磁电式传感器采用磁电转换原理 ，能够将磁场变化转化为电信号 ，具有较高的灵敏度，能够检测 微弱的磁场变化。
02
高灵敏度使得磁电式传感器在测 量弱磁场、低磁场变化率以及微 小位移等方面具有显著优势。
宽测量范围
磁电式传感器的测量范围较广，能够 适应不同大小和类型的磁场。
宽测量范围使得磁电式传感器在各种 磁场环境下都能实现精确测量，具有 广泛的应用领域。
线圈设计还需要考虑到线圈的散热性能和绝缘性能，以确保传感器能够长时间稳定 运行。
材料选择与加工工艺
01
02
03
04
材料选择与加工工艺是影响磁 电式传感器性能的重要因素。
在材料选择方面，需要考虑到 材料的磁性能、机械性能和稳
定性等因素。
在加工工艺方面，需要考虑到 加工精度、表面处理和装配工
艺等因素。
第5章磁电式传感器
一、类型及其工作原理
磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础。
根据法拉第电磁感应定律：
S
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的大小取决于穿过线圈的磁通 的变化率，
即
e N d
dt
当线圈的导体与磁场之间做相对切割磁力线运动
时，在导体中产生感应电动势。由此可设计一类恒磁 通式磁电传片、四根引线和壳体组成 a, b两根引线，称为控制电流端引线 c, d两根引线，称为霍尔输出引线
霍尔元件符号
e BlN0v
式中: B——工作气隙磁感应强度;
l ——每匝线圈平均长度;
N0 ——线圈在工作气隙磁场中的匝数;
v——相对运动速度。
特点：
1、磁路系统产生恒定的直流磁场。气隙不变， 磁通不变。
2、磁铁与线圈之间相对切割磁力线运动。
线圈产生的感应电势为 e BlN0v
（二）变磁通式 又称为变磁阻式或变气隙式，常用
第一节 磁电感应式传感器
磁电感应式传感器又称感应式传感器, 是利 用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出 感应电动势的。 它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, 是有 源传感器。由于它输出功率大且性能稳定, 电 路简单，输出阻抗小，具有一定的工作带宽 （10～1000 Hz）, 所以得到普遍应用。
第二节 霍尔式传感器
一、工作原理 1. 霍尔效应
金属或半导体薄片置于磁场B中，当有电流I 流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生 电动势UH。此现象为霍尔效应。
UH KH IB
KH——灵敏度系数
电子在磁场中受洛伦兹力作用（右手螺旋定则）
fl e(v B)
传感技术 第5章 磁电式传感器
5.3 霍尔传感器
2、连接方式
W1
W2
- +- +
~
UH
- + - +UH
为了获得较大的霍尔输出电势，可以采用几片叠加的连接 方式。
➢直流供电情况: 控制电流端并联，由W1， W2调节两个元件 的输出霍尔电势。
➢交流供电情况: 控制电流端串联，各元件输出端接输出变压 器 B 的初级绕组，变压器的次级便有霍尔电势信号叠加值输出 。
常用的测振传感器有动铁式振动传感器、圈 式振动速度传感器等。
5.4 磁电式传感器的应用
(一).测振传感器的应用 航空发动机、各种大型电机、空气压缩机、机床、
车辆、轨枕振动台、化工设备、各种水、气管道、桥梁、 高层建筑等，其振动监测与研究都可使用磁电式传感器。
(二).测振传感器的工作特性 由图5.3可知，振动传感器是典型的集中参数m、k、
dt
(5-1)
d
Φ磁通量
磁铁与线圈之间作相对运动 磁路中的磁阻变化
dt 变化关键 恒定磁场中的线圈面积变化
根据这一原理，可以设计成变磁通式和恒磁通 式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电 式传感器。
5.1 基本原理和结构形式
➢变磁通式结构
永久磁铁1(俗称“磁钢”) 与线圈4（缠绕在磁轭2上） 均固定，动铁心3(衔铁) 的运动使气隙5和磁路磁 阻变化，引起磁通变化而 在线圈中产生感应电势， 因此又称变磁阻式结构。
求。
5.1 基本原理和结构形式
注意与电感式传感器区别
磁电式传感器：利用 d dt ，测量量变化→ 感应电压e 有源传感器
电感式传感器：利用衔铁运动，气隙宽度变化→
L 变化 →U 变化 无源传感器
传感器原理及其应用第五章磁电式传感器
禁带宽度 Eg/(eV)
0.66 1.107 0.17 0.36 0.63 1.47
电阻率 /(Ω·cm)
1.0 1.5 0.005 0.0035 0.08 0.2
电子迁移率
/(cm²/V·s)
3500 1500 60000 25000 10500 8500
霍尔系数 RH/(cm³·C-1)
4250 2250 350 100 850 1700
制所对应的激励电流称为最大允许激励电流。
2) 霍尔元件的材料 锗(Ge)、硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)和砷化镓 (GaAs)是常见的制作霍尔元件的几种半导体材料。表6-2所列 为制作霍尔元件的几种半导体材料主要参数。
材料(单晶)
N型锗(Ge) N型硅(Si) 锑化铟(InSb) 砷化铟(InAs) 磷砷铟(InAsP) 砷化镓(GaAs)
6.1.1 恒磁通式磁电感应传感器结构与工作原理
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，如图所示。
磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度
dx/dt成正比的感应电动势E，其大小为 E NBl dx dt
3．扭矩测量
当转轴不受扭矩时，两线圈输出 信号相同，相位差为零。当被测轴 感受扭矩时，轴的两端产生扭转角， 因此两个传感器输出的两个感应电 动势将因扭矩而有附加相位差 。
扭转0角 与感应 电动势相位差的关
系为
0 z
式中：z为传感器定子、转子的齿
数。
6.2 霍尔式传感器
霍尔式传感器是基于霍尔效应而将被测量转换成电动势输出的一 种传感器。霍尔器件是一种磁传感器，用它们可以检测磁场及其 变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
磁电式传感器的工作原理
一、引言磁电式传感器（magnetic-electric sensor）是一种常见的传感器类型，广泛应用于各个领域中，包括工业自动化、交通运输、机器人、医疗设备等。
磁电式传感器利用磁力与电磁感应的原理，将磁场的变化转化为电信号，从而实现对磁场强度、方向或位置的检测。
本文将详细解释磁电式传感器的工作原理，包括其基本原理、结构、工作方式以及应用领域。
二、磁电式传感器的原理1. 电磁感应原理磁电式传感器的工作原理基于电磁感应的原理。
根据法拉第电磁感应定律，当一个导体在磁力线穿过时，会在导体中产生电动势。
这种现象可以用以下公式表示：EMF = -dΦ/dt其中EMF表示电动势，Φ表示磁场通量，dt表示时间的微小变化。
根据该定律可知，当磁场强度或磁场方向发生变化时，会在导体中产生电动势。
2. 磁电效应原理磁电式传感器的核心部件是磁电材料，如铁电材料或磁电材料。
磁电材料具有磁电效应，即在外加磁场的作用下，会产生磁感应强度与电场强度之间的线性关系。
磁电效应可以通过以下公式表示：E = k * H其中E表示电场强度，k表示磁电系数，H表示磁场强度。
根据该公式可知，当磁场强度发生变化时，磁电材料会产生相应的电场强度变化。
3. 磁电式传感器的构成磁电式传感器通常由磁电材料、电极、封装以及相关电路组成。
磁电材料：磁电材料是磁电式传感器的核心部件，它通过磁电效应将磁场的变化转化为电场的变化。
常见的磁电材料包括铁电材料和磁电材料。
电极：电极用于连接磁电材料和外部电路，将磁电材料产生的电场信号引出。
封装：封装是保护磁电材料和电极的外壳，通常采用环氧树脂或金属外壳进行封装。
相关电路：相关电路包括放大电路、滤波电路和输出电路等，用于放大和处理磁电材料产生的电场信号，提供给外部电路使用。
4. 磁电式传感器的工作原理磁电式传感器的工作原理基于磁电效应和电磁感应的原理。
当存在磁场时，磁电材料会产生相应的电场变化。
根据电磁感应原理，当磁场的强度或方向发生变化时，会在磁电材料中产生电动势。
5磁电式传感器
成角
单匝线圈的有效长度为l ，dt时间内的位 移是dy，则面积dA=ldy上磁通量的变化为:
d=BdAsin 式中:B —为磁场的磁感应强度
单匝线圈产生的感应电势为: de=d /dt
对于有效匝数为W的线圈,在线圈中产 生的感应电动势为:
e=Wd /dt = WBdAsin /dt = WB sin ldy /dt = WBlvysin
（二） 磁电式传感器的测量电路
磁电式传感器是速度传感器，若要获取被测位移或加速度信 号，则需要配用积分或微分电路。下图为一般测量电路方框图。
Z0 感应 e 电动势
RC CC
负载 电阻 R1 e1 微分或
积分
放大器
输出 检波
传感器 电缆
动圈磁电式传感器的等效电路
线圈等效阻抗Zo =r+jL, 式中r约为300 -2000,L为数百毫亨 电缆电阻: RC=0.03/m；电缆的分布电容：CC=70pF/m
一. 磁电式传感器的工作原理 根据电磁感应定律，当w匝线圈在均恒磁场内运动时，
穿过线圈的磁通变化率d/dt与线圈的感应电势E的关系 为:
e w d dt
显然，在电磁感应现象中，磁通量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变化是产生感 应电势的关键。磁通量的变化可以通过许多方法实现。 在实际工作中，常采用线圈与磁铁之间相对往复运动的 方式而制成动圈式或者是动铁式磁电转换元件；采用磁 路中磁阻变化的方式制成磁阻式磁电转换元件。
相对来说, RC可以忽略,这时等效电路的输出电压为:
e1
e 1
Z0 R1
1
jCc Z0
若电缆不长,则CC,可以忽略,又若R1>>Z0,则上式可简化为e1e
（三）动圈式磁电传感器 测试中，依据参考坐标，将传感器分为相对式和绝对式(又称惯
单匝线圈的有效长度为l ，dt时间内的位 移是dy，则面积dA=ldy上磁通量的变化为:
d=BdAsin 式中:B —为磁场的磁感应强度
单匝线圈产生的感应电势为: de=d /dt
对于有效匝数为W的线圈,在线圈中产 生的感应电动势为:
e=Wd /dt = WBdAsin /dt = WB sin ldy /dt = WBlvysin
（二） 磁电式传感器的测量电路
磁电式传感器是速度传感器，若要获取被测位移或加速度信 号，则需要配用积分或微分电路。下图为一般测量电路方框图。
Z0 感应 e 电动势
RC CC
负载 电阻 R1 e1 微分或
积分
放大器
输出 检波
传感器 电缆
动圈磁电式传感器的等效电路
线圈等效阻抗Zo =r+jL, 式中r约为300 -2000,L为数百毫亨 电缆电阻: RC=0.03/m；电缆的分布电容：CC=70pF/m
一. 磁电式传感器的工作原理 根据电磁感应定律，当w匝线圈在均恒磁场内运动时，
穿过线圈的磁通变化率d/dt与线圈的感应电势E的关系 为:
e w d dt
显然，在电磁感应现象中，磁通量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变化是产生感 应电势的关键。磁通量的变化可以通过许多方法实现。 在实际工作中，常采用线圈与磁铁之间相对往复运动的 方式而制成动圈式或者是动铁式磁电转换元件；采用磁 路中磁阻变化的方式制成磁阻式磁电转换元件。
相对来说, RC可以忽略,这时等效电路的输出电压为:
e1
e 1
Z0 R1
1
jCc Z0
若电缆不长,则CC,可以忽略,又若R1>>Z0,则上式可简化为e1e
（三）动圈式磁电传感器 测试中，依据参考坐标，将传感器分为相对式和绝对式(又称惯
传感器电子讲稿-第五章磁电式和磁敏式传感器
政策支持
政府应加大对传感器产业的支 持力度，推动相关产业的发展
。
应用领域拓展
随着新技术的不断涌现和应用 需求的增长，传感器将有更广 阔的应用前景和发展空间。
05
实际应用案例分析
磁电式传感器应用案例
01
案例一：磁场强度检测
02
案例一：磁场强度检测
03
案例一：磁场强度检测
04
案例一：磁场强度检测
磁敏式传感器应用案例
案例一：电流检测
输标02入题
磁敏式传感器可以用于检测线路中的电流，如电流互 感器。通过测量磁场的变化，可以间接测量线路中的 电流大小，为电力系统提供监测和控制功能。
01
03
在自动化生产线中，磁敏式传感器常被用作接近开关， 检测物体的位置和运动状态，实现自动化控制。
04
案例二：接近开关
比较分析与应用建议
环境监测
用于检测磁场、电磁场和磁场变化等环境参数， 实现对大气污染、水体质量等的实时监测。
机器人技术
用于机器人姿态、位置和运动状态的感知，提高 机器人的自主导航和操作能力。
面临的挑战与机遇
01
02
03
04
技术创新
需要不断进行技术创新，提高 传感器的性能指标和应用范围
。
市场竞争
面临国内外同行的竞争，需要 加强品牌建设和市场推广。
磁电式和磁敏式传感器的未来发展
技术发展趋势
01
02
03
04
微型化
随着微电子和纳米技术的发展 ，磁电式和磁敏式传感器将进 一步实现微型化，提高集成度 和灵敏度。
智能化
传感器将与人工智能、物联网 等技术结合，实现智能化感知 、数据处理和远程控制等功能 。
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I0
E RRf
B0Lv
RRf
式中: Rf ——测量电路输入电阻;
R —— 线圈等效电阻。
传感器的电流灵敏度为
SI
I v
B0LW RRf
而传感器的输出电压和电压灵敏度分别为
U0 I0Rf
B0LwvfR RRf
SU
U0 B0LwRf v RRf
三、 测量电路
磁电式传感器直接输出感应电势, 且传感器通常具有较高 的灵敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传感器是 速度传感器, 若要获取被测位移或加速度信号, 则需要配用积 分或微分电路。 图为一般测量电路方框图
γt ≈(-4.5%)/10 ℃
这一数值是很可观的, 所以需要进行温度补偿。 补偿通 常采用热磁分流器。热磁分流器由具有很大负温度系数的特 殊磁性材料做成。它在正常工作温度下已将空气隙磁通分路 掉一小部分。当温度升高时, 热磁分流器的磁导率显著下降, 经它分流掉的磁通占总磁通的比例较正常工作温度下显著降 低, 从而保持空气隙的工作磁通不随温度变化, 维持传感器灵 敏度为常数。
1. 非线性误差
磁电式传感器产生非线性误差的主要原因是: 由于传感器线圈内有电
流I流过时, 将产生一定的交变磁通ΦI, 此交变磁通叠加在永久磁铁所产生 的工作磁通上, 使恒定的气隙磁通变化
如图所示。 当传感器线圈相对于永久 磁铁磁场的运动速度增大时, 将产生较大的 感生电势E和较大的电流I, 由此而产生的附 加磁场方向与原工作磁场方向相反, 减弱了 工作磁场的作用, 从而使得传感器的灵敏度 随着被测速度的增大而降低。
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, 因而气隙中磁通也是恒定不变的。其运动部件可以是线圈 （动圈式a）, 也可以是磁铁（动铁式b）, 二者的工作原理是 完全相同的。 当壳体随被测振动体一起振动时, 由于弹簧较 软, 运动部件质量相对较大。当振动频率足够高（远大于传感 器固有频率）时, 运动部件惯性很大, 来不及随振动体一起振 动, 近乎静止不动, 振动能量几乎全被弹簧吸收, 永久磁铁与线 圈之间的相对运动速度接近于振动体振动速度, 磁铁与线圈的 相对运动切割磁力线, 从而产生感应电势为
为补偿上述附加磁场干扰, 可在传感器 中加入补偿线圈。 补偿线圈通以经放大K 倍的电流, 适当选择补偿线圈参数, 可使其 产生的交变磁通与传感线圈本身所产生的 交变磁通互相抵消, 从而达到补偿的目的。
2. 温度误差
当温度变化时, 对铜线而言每摄氏度变化量为 dL/L≈0.167×10-4, dR/R≈0.43×10-2 , dB/B每摄氏度的变化量 取决于永久磁铁的磁性材料。对铝镍钴永久磁合金, dB/B≈0.02×10-2, 因此
EB0Lv
式中: B0 ——工作气隙磁感应强度; L ——每匝线圈平均长度;
——线圈在工作气隙磁场中的匝数;
v ——相对运动速度。
线速度型应用实例
工业测振动 microphone
角速度型应用实例
测速电机
2.变磁通式
图a为开磁路变磁通式: 线圈、 磁铁静止不动, 测量齿轮 安装在被测旋转体上, 随之一起转动。每转动一个齿, 齿的凹 凸引起磁路磁阻变化一次, 磁通也就变化一次, 线圈中产生感 应电势,其变化频率等于被测转速与测量齿轮齿数的乘积。 这种传感器结构简单, 但输出信号较小, 且因高速轴上加装齿 轮较危险而不宜测量高转速。
正比于振动速度的感应电动势,
线圈的输出通过引线输出到测量
电路。 该传感器测量的是振动
速度参数, 若在测量电路中接入
积分电路, 则输出电势与位移成
正比; 若在测量电路中接入微分
电路, 则其输出与加速度成正比。
2. 磁电式扭矩传感器
图为磁电式扭矩传感器的工作原理图。 在驱动源和负载之 间的扭转轴的两侧安装有齿形圆盘, 它们旁边装有相应的两个 磁电传感器。传感器的检测元件部分由永久磁场、感应线圈和 铁芯组成。 永久磁铁产生的磁力线与齿形圆盘交链。当齿形圆 盘旋转时, 圆盘齿凸凹引起磁路气隙的变化, 于是磁通量也发生 变化, 在线圈中感应出交流电压, 其频率等于圆盘上齿数与转数 乘积。
四、应用举例
工作时, 传感器与被测物体刚
性连接, 当物体振动时, 传感器
1. 动图圈为式动振圈动式速振度动传速感度器传感器结构外示壳意和图永。久磁其铁结随构之主振要动,由而钢架 制圆形外壳制成, 里面用铝支架将圆柱空形的永芯轴久、磁线铁圈与和外阻壳尼环固因定惯成性 一体, 永久磁铁中间有一小孔, 穿过小而孔不的随芯之轴振两动端。架因起而线, 圈磁和路空 阻尼环, 芯轴两端通过圆形膜片支撑架气空隙且中的与线外圈壳切相割连磁。力线而产生
a）开磁路
b）闭磁路
b）闭磁路
变磁通应用实例：车速传感器
特点 对环境条件要求不高 能在-150＋90℃的温度下工作，不影响测量精度 也能在油、水雾、灰尘等条件下工作 但它的工作频率下限较高，约为50Hz，上限可达 100Hz。
二、基本特性
当测量电路接入磁电传感器电路中, 磁电传感器的输出
电流 Io为
第五章 磁电式传感器
前言 5.1 5.2霍尔式传感器 磁栅式传感器（简介）
磁电式传感器主要包括磁电感应式传感器、 霍尔式传感器两种。本章主要介绍其工作原理、 性能及特点；
首先来看一个利用霍尔式传感器将非电量 转化为磁场变化，从而进行测量的例子。
与电感式微压力传感器具有类似结构。
一、工作原理
根据电磁感应定律, 当匝线圈在恒定磁场内
运动时, 设穿过线圈的磁通为Φ, 则线圈内的感应电 势E与磁通变化率dΦ/dt有如下关系:
E d
dt
BSco s
根据这一原理, 可以设计成两种磁电传感器结 构：变磁通式和恒磁通式。
恒 动圈式
磁 电
磁 通 动铁式
感
应 式 变 开磁路
磁 通 闭磁路
线速度型 角速度型
1.恒磁通式
图为恒磁通式磁电传感器典型结构，它由永久磁铁、线 圈、弹簧转轴上的内齿轮和外齿 轮、永久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。