如何用磁电传感器测量直流电动机转速？

一、任务目标

通过本任务的学习，了解磁电传感器的结构，熟悉磁电传感器的基本特性，帮助学生掌握磁电传感器的基本原理，会利用磁电传感器完成测量直流电动机转速的实验。

二、任务分析

练习

（1）磁电传感器是利用________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。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________传感器，磁电传感器分为________和________两种类型。

（2）开磁路变磁通式磁电传感器检测转轴转速，当齿轮旋转时，齿的凹凸引起磁阻的变化，从而使磁通发生变化，因而在线圈中感应出交变的电动势，若齿轮齿数z 为60，测量频率f 为60 Hz，则被测轴转速为________r／min。

（3）本任务采用THSRZ-2 型磁电传感器，其工作原理为N 匝线圈垂直于磁场方向运动时，若线圈相对磁场运动速度为v，每匝线圈的平均长度为l，线圈所在磁场的磁感应强度为B，则线圈中产生的磁感应电动势e 的表达式为：_________________。当结构参数B、l、N 均为定值，则磁感应电动势e 与v 成正比，可以通过测量磁感应电动势e 的大小测量转速。

思考

磁电传感器主要用于振动测量。它直接安装在振动体上进行测量，因而在地面振动测量及机载振动监视系统中获得了广泛的应用。请查阅资料总结磁电传感器用于振动测量的工作原理。

三、任务实施

1.认识实验台中的磁电传感器

本任务中采用N 型磁敏电阻作为检测转动源转动速度的磁电传感器，外形图如图4-55所示。磁电传感器输出的是感应电动势，属于自发电型传感器，因此磁电传感器不需要接直流电源。

除了磁电传感器外，本任务的实施还要用到直流稳压电源、转动源、频率／转速表及双踪示波器。

2.磁电传感器测量转速的工作原理

磁电传感器是以电磁感应原理为基础，根据电磁感应定律，线圈两端的感应电动势正比于线圈所包围的磁通对时间的变化率，即，其中N 是线圈匝数，φ 为线圈所包围的磁通量。若线圈相对磁场运动速度为v或角速度ω，则上式可改为e＝-NBlv 或者e＝-NBSω，l 为每匝线圈的平均长度；B 为线圈所在磁场的磁感应强度；S 为每匝线圈的平均截面积。当传感器的结构确定后，B、l、N、S 都为常数，感应电动势e 仅与线圈相对运动速度v有关。

3.任务实施步骤(www.xing528.com)

1）安装磁电传感器。按图4-56安装磁电传感器并完成接线。传感器底部距离转动源4～5 mm（目测），磁电传感器的两根输出线接到频率／转速表，频率／转速表选择“转速输出” 挡。

图4-55　磁电传感器

图4-56　磁电传感器安装图

（a）安装图；（b）实物图
1—磁电传感器；2—支持架；3—工作平台；4—电动机；5—转盘

2）磁电传感器测量转速。打开实验台电源，选择不同电源＋4 V、＋6 V、＋8 V、＋10 V、12 V（ ±6 V）、16 V（ ±8 V）、20 V（ ±10 V）、24 V 驱动转动源（注意正负极，否则烧坏直流电动机），可以观察到转动源转速的变化，待转速稳定后，记录对应的转速，填入表4-13，也可用双踪示波器观测磁电传感器输出的波形。

表4-13　不同驱动电压对应的直流电动机的转速

3）实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。

4.数据处理

根据表4-13数据，绘制驱动电压与转速关系曲线（U-n 曲线），如图4-57所示。

图4-57　磁电传感器U-n 曲线

5.任务内容和评分标准

任务内容和评分标准见表4-14。

表4-14　磁电传感器转速测量评分表

四、任务拓展

用双踪示波器代替频率／转速表测量直流电动机转速，仔细观察磁电传感器输出的波形，是不是正弦波形？为什么？