磁性傳感器是什么?磁性傳感器工作原理與接線圖
發(fā)布時(shí)間:2019-01-18 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】隨著科技的發(fā)展,我們獲取各種信息的渠道也越來(lái)越多。在電子行業(yè),傳感器正以程序控制、環(huán)境控制、醫(yī)療診斷為首的自動(dòng)化工程從而進(jìn)入到我們的日常生活中,幫助我們獲取信息并及時(shí)處理信息。其中磁性傳感器也得到了快速和廣泛的使用,極大的方便了我們的生活。
一、磁性傳感器是什么
磁性材料在感受到外界的熱、光、壓力、放射線等之后,其磁特性會(huì)改變。利用這種物質(zhì)可以做成各種可靠性好,靈敏度高的傳感器,這類傳感器是利用磁性材料作為其敏感元件,故稱磁性傳感器。
磁性傳感器的探測(cè)器為磁性探頭。磁性探頭工作時(shí)在周圍形成一個(gè)靜磁場(chǎng),當(dāng)鐵磁金屬制成的物體,如步槍、車輛等進(jìn)入這個(gè)靜磁場(chǎng)時(shí),就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場(chǎng),干擾了原來(lái)的靜磁場(chǎng),由于目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)變化所產(chǎn)生的干擾使磁場(chǎng)發(fā)生變化,引起磁力計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)及擺動(dòng),產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)攜帶武器的人和車輛的探測(cè)。
磁性傳感器鑒別目標(biāo)性質(zhì)的能力較強(qiáng),能區(qū)別徒手人員、武裝人員和各種車輛;同時(shí)對(duì)目標(biāo)探測(cè)的反應(yīng)速度也比較快,一般為2.5s,可實(shí)時(shí)地探測(cè)快速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)。與其他傳感器相比,磁性傳感器還有一個(gè)突出特點(diǎn),就是它能適應(yīng)各種條件下的戰(zhàn)場(chǎng)探測(cè),特別適用于震動(dòng)傳感器難以探測(cè)的沼澤、灘頭、水網(wǎng)等地區(qū),從而彌補(bǔ)了震動(dòng)傳感器的不足。但是磁性傳感器的能源有限,這使得它的探測(cè)距離較近,一般對(duì)人員的探測(cè)距離為3~4m,對(duì)輪式車輛的探測(cè)距離為15m以內(nèi),對(duì)履帶式車輛的探測(cè)距離為25m以內(nèi)。
磁傳感器是把磁場(chǎng)、電流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、光等外界因素引起敏感元件磁性能變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào),以這種方式來(lái)檢測(cè)相應(yīng)物理量的器件。
磁性傳感器這一名詞有兩層意思。第一,是檢測(cè)具有磁性信號(hào)的磁性傳感器。第二,把非磁性的信息變換為磁性信號(hào)用的磁性傳感器。
另外,從構(gòu)造上來(lái)分類磁性傳感器也有兩種類型:第一是功能性的傳感器,它是利用特殊磁性傳感器材料做成的。第二是結(jié)構(gòu)性傳感器,它是用一般磁性材料制成的、其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分巧妙的傳感器。
二、磁性傳感器工作原理
磁性材料在受到外界的熱、光、力以及射線的作用時(shí),要改變其磁特性。如圖,磁性傳感器的輸入量有熱、光、應(yīng)力、射線、磁等使磁性傳感器(磁性材料)的Bm、Hc、μ或R發(fā)生變化。利用這些磁參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
對(duì)傳感器用磁性材料性能的要求
①反應(yīng)迅速。用p表示檢出量(一般為電壓e或電流i),
則:
上式中,Q表示磁性量(Bm、Hc、μ或R),并表示輸入量(熱、光、力…),t為時(shí)間。
表示輸入量x作用在磁性材料上時(shí),材料的磁量(Bm、Hc、μ或R)所發(fā)生的變化速率,亦就是材料所具有的對(duì)敏感輸入量的固有特性,表示磁性材料對(duì)輸入量響應(yīng)的快慢。為了提高器件的性能,要求和。
現(xiàn)舉例說(shuō)明上式意義,設(shè)(敏感)輸入量x為熱量,用溫度
T表示,Q為磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm,p為e(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)),所以:
式中,為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度隨溫度的變化,為磁性材料對(duì)溫度的響應(yīng)速率。根據(jù)式,要提高p值,必須和都高,其中為輸入量的變化速率,為磁性量對(duì)輸入量的反應(yīng)速度,主要決定于磁性材料的特性,必須進(jìn)一步討論。
②Q隨x的變化規(guī)律要快。材料的磁性量Q(Bm、Hc、μ或R)隨輸入量x(光、熱、壓力…)的變化規(guī)律有3種類型,如圖所示。
曲線a:在指定x附近,Q值急劇變化,在x為其他值時(shí),Q值幾乎不變——存貯信息和能量變換用;
曲線b:Q與x的關(guān)系基本上按比例減少(或增加)——測(cè)量和控制用;
曲線c:是最常見的情況。 [3]
三、磁性傳感器接線圖
凡是利用磁性質(zhì)、磁通量變化來(lái)制作的傳感器叫磁性傳感器。常見的磁性傳感器有二種:壓磁式傳感器和磁電式傳感器。這兩種傳感器在工作原理及使用范圍上都有較大差異,下面分別予以介紹。
壓磁式傳感器
壓磁式傳感器與其它傳感器相比,具有輸出功率大、抗干擾能力強(qiáng),精度高,線性好、壽命長(zhǎng),維護(hù)方便,運(yùn)行條件要求低(能在一般有灰塵、水和腐蝕性氣體的環(huán)境中長(zhǎng)期運(yùn)行)等優(yōu)點(diǎn)。因此,很適合于重工業(yè)、化學(xué)工業(yè)部門運(yùn)用,是一種十分有發(fā)展前途的傳感器。目前,這種傳感器已成功地用在冶金、礦山、造紙、印刷、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)工業(yè)部門,特別是各種自動(dòng)化系統(tǒng)中用來(lái)測(cè)量軋鋼機(jī)的軋制力、鋼帶的張力,卷?yè)P(yáng)機(jī)的定量自動(dòng)提升、紙張的張力、吊車提物的自動(dòng)稱重、配料斗的稱重、金屬切削過(guò)程的切削力以及電梯安全保護(hù)等各方面。
磁電式傳感器
磁電式傳感器多用于測(cè)量速度、加速度、位移、振動(dòng)、扭矩等參數(shù)。將被測(cè)的參數(shù)變換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變換器稱為磁電式傳感器或感應(yīng)傳感器。磁電式傳感器是以導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為基礎(chǔ)的。根據(jù)電磁感應(yīng)定律,具有W匝的線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與穿過(guò)該線圈的磁通Φ的變化速度成正比例,即
若機(jī)械量直接控制傳感器線圈所交鏈的磁通的變化,則這種傳感器可以不經(jīng)中間轉(zhuǎn)換元件,而將機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度直接轉(zhuǎn)換為與其成比例的電信號(hào)。
目前磁性傳感器主要應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管制和門磁傳感器在智能家居中,功能強(qiáng)大,效果極好,深受各界人士的好評(píng)。
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