磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种无源传感器。

　　原理结构

　　磁电式传感器有时也称作电动式或感应式传感器， 它只适合进行动态测量。由于它有较大的输出功率，故配用电路较简单；零位及性能稳定；工作频带一般为10～1000Hz。

　　磁电式传感器具有双向转换特性，利用其逆转换效应可构成力(矩)发生器和电磁激振器等。根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场内运动时，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：

　　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。下图所示为分别用于旋转角速度及振动速度测量的变磁通式结构。

　　变磁通式结构

　　(a)旋转型（变磁））； (b)平移型（变气隙）

　　其中永久磁铁1(俗称“磁钢”)与线圈4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。

　　变磁式结构

　　在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电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。这类结构有两种，如下图所示。

　　恒磁通式结构 (a)动圈式；(b)动铁式

　　图中的磁路系统由圆柱形永久磁铁和极掌、圆筒形磁轭及空气隙组成。气隙中的磁场均匀分布，测量线圈绕在筒形骨架上，经膜片弹簧悬挂于气隙磁场中。

　　当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为

　　式中 B——气隙磁通密度(T)；

　　l——气隙磁场中有效匝数为W的线圈总长度(m)为l=laW(la为每匝线圈的平均长度)

　　v——线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度(ms-1)。

　　当传感器的结构确定后，式(5-2)中B、la、W都为常数，感应电势e仅与相对速度v有关。为提高灵敏度，应选用具有磁能积较大的永久磁铁和尽量小的气隙长度，以提高气隙磁通密度B；增加la和W也能提高灵敏度，但它们受到体积和重量、内电阻及工作频率等因素的限制。

　　为了保证传感器输出的线性度，要保证线圈始终在均匀磁场内运动。设计者的任务是选择合理的结构形式、材料和结构尺寸，以满足传感器基本性能要求。

　　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。

　　设计原则

　　磁电感应式传感器有两个基本元件组成:一个是产生恒定直流磁场的磁路系统，为了减小传 感器体积，一般采用永久磁铁;另一个是线圈，由它与磁场中的磁通交链产生感应电动势。感应 电动势与磁通变化率或者线圈与磁场相对运动速度成正比，因此必须使它们之间有一个相对运 动。作为运动部件，可以是线圈，也可以是永久磁铁。所以，必须合理地选择它们的结构形式、 材料和结构尺寸.以满足传感器的基本性能要求。

　　对于惯性式传感器，具体计算时，一般是先根据使用场合、使用对象确定结构形式和体积大 小（即轮廓尺寸），然后根据结构大小初步确定磁路系统，计算磁路以便决定磁感应强度B。这样，由技术指标给定的灵敏度S值以及确定的B值，由S = e/v= BιN即可求得线圈的匝数N。因为 在确定磁路系统时，气隙的尺寸已经确定了，线圈的尺寸也已确定，亦即 ι已经确定。根据这些 参数，便可初步确定线圈导线的直径d。从提高灵敏度的角度来看，B值大，S值也大，因此磁路 结构尺寸应大些。只要结构尺寸允许，磁铁可尽量大些，并选择B值大的永磁材料，匝数N也可 取得大些。当然具体计算时导线的增加也是受其他条件制约的，各参数的选择要统一考虑，尽量从优。

　　磁电应用

　　磁电式传感器主要用于振动测量。其中惯性式传感器不需要静止的基座作为参考基准，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。

　　常用地测振传感器有动铁式振动传感器、圈式振动速度传感器等。

　　(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

　　振动传感器是典型的集中参数m、k、c二阶系统。作为惯性(绝对)式测振传感器，要求选择较大的质量块m和较小的弹簧常数k。

　　这样，在较高振动频率下，由于质量块大惯性而近似相对大地静止。这时，振动体(同传感器壳体)相对质量块的位移y(输出)就可真实地反映振动体相对大地的振幅x(输入)。

　　磁电式力发生器与激振器

　　之前已指出磁电式传感器具有双向转换特性，其逆向功能同样可以利用。如果给速度传感器的线圈输入电量，那么其输出量即为机械量。

　　在惯性仪器——陀螺仪与加速度计中广泛应用的动圈式或动铁式直流力矩器就是上述速度传感器的逆向应用。它在机械结构的动态实验中是非常重要的设备，用以获取机械结构的动态参数，如共振频率、刚度、阻尼、振动部件的振型等。
除上述应用外，磁电式传感器还常用于扭矩、转速等测量。

　　转载请注明来源：赛斯维传感器网（www.sensorway.cn）