文档介绍：第五章 磁电式传感器
第一节 磁电感应式传感器
磁电感应式传感器简称感应式传感器，也称为电动式传感器。它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。
它是一种机-电能量变换型传感器，不需要供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围（一般为10～1000Hz），适用于振动、转速、扭矩等测量。但这种传感器的尺寸和重量都较大。
传感器与检测技术磁电式传感器原理
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的。根据法拉第
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的大
小取决于穿过线圈的磁通Φ的变化率，即
根据这个原理，可将磁电感应式传感器分为恒定磁通式和
变磁通式两类。
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（一） 恒定磁通式
如图5-1所示，恒定磁通磁电感应式传感器由永久磁铁（磁钢）4、线圈3、
弹簧2、金属骨架1、和壳体5等组成。磁路系统产生恒定的直流磁场，磁路中的工作气隙是固定不变的，因而气隙中的磁通也是恒定不变的。
传感器与检测技术磁电式传感器原理
（一） 恒定磁通式
它们的运动部件可以是线圈也可以是磁铁，因此又分为动圈式和动铁式两
种结构类型。在动圈式（见图5-1a）中，永久磁铁4与传感器壳体5固定，
线圈3和金属骨架1（合称线圈组件）用柔软弹簧2支承。
传感器与检测技术磁电式传感器原理
传感器与检测技术磁电式传感器原理
（一） 恒定磁通式
在动铁式（图5-1b）中，线圈组件（包括件3和件1）与壳体5固定，永久磁铁4用柔软弹簧2支承。两者的阻尼都是由金属骨架1和磁场发生相对运动而产生的电磁阻尼。
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这里动圈、动铁都是相对于传感器壳体而言。动圈式和动铁
式的工作原理是完全相同的，当壳体5随被测振动体一起振
动时，由于弹簧2较软，运动部件质量相对较大，因此振动
频率足够高（远高于传感器的固有频率）时，运动部件的惯
性很大，来不及跟随振动体一起振动，近于静止不动，振动
能量几乎全被弹簧2吸收。永久磁铁4与线圈3之间的相对运
动速度接近于振动体的振动速度。磁铁4与线圈3相对运动使
线圈3切割磁力线，产生与运动速度v成正比的感应电动势
式中
B：工作气隙磁感应强度；
N0：线圈处于工作气隙磁场中的匝数，称为工作匝数；
l ：每匝线圈的平均长度。
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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；当振动频率
远大于固有频率时，传感器的灵敏度基本上不随振动频率而
变化，而近似为常数；当振动频率更高时，线圈阻抗增大，
传感器灵敏度随振动频率增加而下降。
不同结构的恒定磁通磁电感应式传感器的频率响应特性是有
差异的，但一般频响范围为几十赫至几百赫。低的可到10Hz
左右，高的可达2kHz左右。
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(二) 变磁通式
又称为变磁阻磁电感应式传感器或变气隙磁电感应式传感器，
常用来测量旋转物体的角速度。它们的结构原理如图5-2所示。
图5-2a为开磁路变磁通式，线圈3和磁铁5静止不动，测量齿轮2（导磁材料制
成）安装在被测旋转体1上，随之一起转动，每转过一个齿，它与软铁4之间
构成的磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次，线圈3中产生的感应电动势的
变化频率等于测量齿轮2上齿轮的齿数和转速的乘积。
这种传感器结构简单，但需在被测对象上加装齿轮，使用不方便，且因高速轴
上加装齿轮会带来不平衡而不宜测高转速。
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