⑴ 磁粉探傷磁場指示器的工作原理
磁粉探傷的原理,是對導磁金屬材料製成的工件,進行磁化至飽和程度,若材料內部非常均勻,沒有 缺陷,則在其內部將產生均勻分布的磁力線.如果工件表面或近表面區域存在裂紋,夾渣或氣孔等缺陷時, 這些缺陷會阻礙磁力線的通過,產生漏磁現象,使缺陷兩側的表面上產生一對 N,S 極的局部磁場.這時, 若在被檢工件的表面上撒放磁鐵粉或磁鐵粉懸液,磁粉就會被漏磁場所吸附,產生磁粉集聚,因而把缺陷 的形象清楚地顯示出來。
根據磁粉檢驗的方法不同(即噴灑磁粉和觀察評定的時機不同),可以分類為: a.外加法(連續法):在對被檢工件充磁(磁化電流不斷開)的同時噴灑磁粉(磁懸液)並進行觀察評定。這種方法的優點是能以較低的磁化電流達到較高的檢測靈敏度,特別是適用於矯頑力低、剩磁小的材料(例如低碳鋼),缺點是操作不便、檢驗效率低。
b.剩磁法:利用被檢工件充磁後的剩磁進行檢驗,即可以對工件充磁後,斷開磁化電流後再噴灑磁粉(磁懸液)和進行觀察評定。這種方法的優點是操作簡便、檢驗效率高,缺點是需要較大的充磁電流(約為外加法所用磁化電流的三倍),要求被檢工件材料具有較高的矯頑力和剩磁(以保證充磁後的剩磁能滿足檢驗靈敏度的需要),並且在使用交流電或半波整流作為磁化電流時,必須注意控制斷電相位。
工件磁粉檢驗的靈敏度除了與工件自身條件(鐵磁特性、幾何形狀、表面光潔度等)有關外,最重要的就是磁化規范的參數選擇,即直接通電法時的磁化電流(種類、大小),或者線圈法時的磁勢(以磁化安匝數表示,即磁化電流與線圈匝數的乘積),或者磁軛或指指的提升力等等,這些參數將直接影響被檢工件上磁化強度的大小,亦即直接影響漏磁場的大小。因此,為了正確確定工件的磁化規范,衫配往往要採用特斯拉計(高斯計)或磁場指示器,或者簡易試片(靈敏度試片),或者靈逗和敏度試塊等等來檢查、驗證工件上的磁化強度是否適合。
⑵ 感測器的種類和基本原理
生活中的感測器有以下種類:
1、感測器有哪些種類--光感測器
光感測器利用的是半導體的光導效應或光生伏特效應。光生伏特效應是通過光照射,將半導體PN結處產生的電壓或電流作為輸出加以檢測。如光敏二級管,光敏三級管等。這些效應都是利用了光的量子性質。最常見的應用實例,就是光控燈。
2、感測器有哪些種類--溫度感測器
用於檢測溫度的物理效應當中,除了利用塞貝克效應的熱電偶外,通常利用Pt,W等的金屬和氧氣物半導體以及非氧化物半導體,有機半導體等的電阻隨溫度螞襪變化來作為溫度感測器的.。此外,還有利用PN結處電流——電壓特性隨溫度的變化,利用居里溫度附近磁特性和扒物念介電常數變化的感測器,利用介電常數和壓電常數的變化,來檢測其共振頻率變化的溫度的感器等。春困最常見的應用實例,就是空調的控溫了。
3、感測器有哪些種類--壓力感測器
大多數壓力感測器都是利用了某種壓阻效應。所謂壓阻效應,就是當壓力施加於電阻體上時,會使其電阻值發生變化,這種現象稱為壓阻現象比金屬電阻的變化明顯得多,其主要是因在受壓後其電子或空穴的遷移率發生變化。最常見的應用實例,就是電子稱了。
4、感測器有哪些種類--磁感測器
磁感測器常用的效應是霍爾效應與磁阻效應。利用霍爾效應的元件是霍爾元件,它是在一半導體薄片兩端之間通以電流,如果在薄片垂直方向外加一磁場,則載流子在羅倫茲力的作用下,將沿著與磁場方向垂直的方向移動,若在該方向上設置電極,則可檢測出電壓來 (霍爾電壓)。最常見的應用實例,就是電動車的調速方法了。
汽車感測器
5、感測器有哪些種類--氣體感測器
氣體感測器實際就是半導體氣體感測器。主要是氣體的吸附效應。如半導體 SnO2燒結製成的氣敏感測器,其為多晶體,當表面吸附氣體分子時,就會在氣體分子與燒結體之間發生電子交換。控制載流子運動的晶粒界面處的勢壘會發生變化。若在燒結體上設置兩個電極,其間電阻將隨氣體分子吸附情況而增減。一般在還原性氣體中電阻值會減少,在氧化性氣體中電阻值會增加。最常見的應用實例,就是各種煙霧報警器了。
感測器的作用實際上是一種功能塊,其作用是將來自外界的各種信號轉換成電信號。感測器所檢測的信號近來顯著地增加,因而其品種也極其繁多。
⑶ 生活中的磁敏感測器應用簡述其工作原理
首先說明,這是我在網上摘抄的,不代表本人觀點!!應用:1.集成電路技術的應用。將硅集成電路技術應用於磁敏感測器,製成集成磁敏感測器。 2.InSb薄膜技術的開發成功,使得霍爾器件產能劇增,成本大幅度下降。 3.強磁體合金薄膜得到廣泛應用。各種磁阻器件出現,應用領域廣泛。 4.巨磁電阻多層薄膜的研究與開發。新器件的高靈敏度。高穩定性,引起研製高密度記錄磁碟讀出頭的科技人員的極大關注。 5.非晶合金材料的應用。與基礎器件配套應用,大大改善了磁感測器性能。 6.Ⅲ—V族半導體異質結構材料的開發和應用。通過外延技術,形成異質結構,提高磁敏器件的性能。二。國外磁敏感測器的現狀 1.國外磁感測器的常見種類就市場佔有情況來看,國外磁敏感測器主要品種依然是霍爾元件。磁阻元件。原理:開關磁阻電動機驅動系統(SRD)是較為復雜的機電一體化裝置,SRD的運行需要在線實時檢測的反饋量一般有轉子位置、速度及電流等,然後根據控制目標綜合這些信息給出控制指令,實現運行控制及保護等功能。轉子位置檢測環節是SRD的重要組成部分,檢測到的轉子位置信號是各相主者談褲開關器件正確進行邏輯切換的根據,也為速度控制環節提供了速度反饋信號。
開關磁阻電機具有再生的能力,系統效率高。對開關磁阻電機的理論研究和實踐證明,該系統具有許多顯著的優點:
(1)電機結構簡單、堅固,製造工藝簡單,成本低,可工作於極高轉速;定子線圈嵌放容易,端部短而牢固,工作可靠,能適用於各種惡劣、高溫甚至強振動環境。
(2)損耗主要產生在定子,電機易於冷卻;轉子無永磁體,可允許有較高的溫升。
(3)轉矩方向與電流方向無關,從而可最大限度簡化功率變換器,降低系統成本。
(4)功率變換器不會出現直通故障,可靠性高。
(5)起動轉矩大,低速性能好,無感應電動機在起動時所出現的沖擊電流現象。
(6)調速范圍寬,控制靈活,易於實現各種特殊要求的轉矩-速度特性。
(7)在寬廣的轉速和功率范圍內都具有高效率
(8)能四象限運行,具有較強的再生制動能力。
(9)容錯能力強。開關磁阻電機的容錯體現在電機某一相損壞,電機照樣可以運行。
與當前廣泛應用的變頻調速感應電動機相比,開關磁阻電機在成本、效率、調速性能、單位侍慧體積功率、可靠性、散熱性等都具有明顯的優勢或競爭力。
如果說第一代開關磁阻電機(1983年研製)在小功率范圍的效率比高效變頻調速感應電動機低,第二代開關磁阻電機(1988年研製)的效率已全面超過了高效變頻調速感應電動機。更難得的是,開關磁阻電機在寬廣的速度和功率范圍內都能保持較高的效率,這是變頻調速感應電動機難以比擬的。感應電動機要取得與直流電機相近的調速特性需採用復雜的矢量控制系統,而開關磁阻電機通過調整開通角、關斷角、電壓和電流,可以得到不同負載要求的機械特性,控制簡單、靈活,能容易地實現軟啟動和四象限運行,而且由於這是一種純邏輯的控制方式,很容易智能化,通過修改軟體調整電機工作特性滿足不同應用要求。
由於開關磁阻電機固有的轉矩波動,首簡可能導致較大的雜訊和振動,事實上這種情況的發生往往與電機設計和控制的不合理相關,通過優化電機設計和控制策略,轉矩波動和雜訊完全可以得到有效的抑制,正確認識到這一點對開關磁阻電機的開發和應用是很重要的。SRD LTD.公司開發的伺服應用開關磁阻電機,轉矩波動僅為0.05%。近年研究的最優勵磁控制策略、兩次換流控制策略、電機雜訊根源、定子振動模態、定子固有頻率計算等成果對降低電機雜訊都有積極的促進作用。隨著設計和製造水平的提高,雜訊必將進一步降低。
三、開關磁阻電機的應用
近年來,開關磁阻電機的應用和發展取得了明顯的進步,已成功地應用於電動車驅動、通用工業、家用電器和紡織機械等各個領域,功率范圍從10W到5MW,最大速度高達100000 R/MIN。
3.1 電動車應用
開關磁阻電機最初的應用領域就是電動車。目前電動摩托車和電動自行車的驅動電機主要有永磁無刷及永磁有刷兩種,然而採用開關磁阻電機驅動有其獨特的優勢。當高能量密度和系統效率為關鍵指標時,開關磁阻電機變為首選對象。
SRD開關磁阻電機驅動系統的電機結構緊湊牢固,適合於高速運行,並且驅動電路簡單成本低、性能可靠,在寬廣的轉速范圍內效率都比較高,而且可以方便地實現四象限控制。這些特點使SRD開關磁阻電機驅動系統很適合電動車輛的各種工況下運行,是電動車輛中極具有潛力的機種。SRD的最大特點是轉矩脈動大,雜訊大;此外,相對永磁電機而言,功率密度和效率偏低;另一個缺點是要使用位置感測器,增加了結構復雜性,降低了可靠性。因此無感測器的SRD也是未來的發展趨勢之一。其優點主要表現在以下幾個方面:
(1)開關磁阻電機不僅效率高,而且在很寬的功率和轉速范圍內都能保持高效率,這是其它類型驅動系統難以達到的。這種特性對電動車的運行情況尤為適合,有利於提高電動車的續駛里程。
(2)開關磁阻電機很容易通過採用適當的控制策略和系統設計滿足電動車四象限運行的要求,並且還能在高速運行區域保持強有力的制動能力。
(3)開關磁阻電機有很好的散熱特性,從而能以小的體積取得較大的輸出功率,減小電機體積和重量。
(4)通過調整開通角和關斷角,開關磁阻電機完全可以達到它激直流電機驅動系統良好的控制特性,而且這是一種純邏輯的控制方式,很容易智能化,從而能通過重新編程或替換電路元件,方便地滿足不同運行特性的要求。
(5)開關磁阻電機無論電機還是功率變換器都十分堅固可靠,無需或很少需要維護,適用於各種惡劣、高溫環境,具有良好的適應性。
3.2 紡織工業應用
近十多年來 國紡織機械行業的機電一體化水平有了較明顯的提高,在新型紡織機械上普遍採用了機電一體化技術。這項技術的內容包含了先進的信息處理和控制技術,即以計算機為核心,有PLC、工控機、單片機、人機界面、現場匯流排等組成的控制系統;先進的驅動技術,有變頻調速,交流伺服,步進電機等;檢測感測技術和執行機構;精密機械技術等。棉紡織設備較有代表性的機電一體化產品,例如新型的粗紗機、分條整經機、漿紗機等。其中,
無梭織機的主傳動技術也有了新的突破:採用開關磁阻電機作為無梭織機的主傳動帶來許多好處,減少傳動齒輪、不用皮帶和皮帶盤,不用電磁離合器和剎車盤,不用尋緯電機,節能10%等優點,國內已有開關磁阻電機和驅動器的產品(北京中紡機電研究所),目前還在與無梭織機主機廠合作,共同開發應用技術,希望能盡快取得成功,填補國內空白。
3.3 焦炭工業應用
開關磁阻電機(SRD)因其起動力矩大、 起動電流小,可以頻繁重載起動,無需其它的電源變壓器,節能,維護簡單,特別適用於礦井輸送機、電牽引採煤機及中小型絞車等。
90年代英國已研製成功300KW的開關磁阻電機,用於刮板輸送機,效果很好。 國已研製成功110KW的開關磁阻電機用於矸石山絞車 、132KW的開關磁阻電機用於帶式輸送機拖動,良好的起動和調速性能受到工人們的歡迎。 國還將開關磁阻電機用於電牽引採煤機牽引,運行試驗表明新型採煤機性能良好。此外還成功地將開關磁阻電機用於電機車,提高了電機車運行的可靠性和效率。
3.4 家電行業應用
隨著人們生活水平的提高,洗衣機已逐漸深入千家萬戶,洗衣機也經歷了手動機械洗衣機、半自動洗衣機、全自動洗衣機的發展過程,並不斷智能化。洗衣機電機也由簡單的有級調速電機發展為無級調速電機。開關磁阻電機由於低成本、高性能、智能化已開始應用於洗衣機,在美國高檔洗衣機中已小批量採用,並取得明顯的優點:
(1)很低的洗滌速度。
(2)良好的衣物分布性。
(3)滾筒平衡性好。
(4)快速安全停機。
(5)軟起動。
(6)電流限幅。
(7)最大速度高,低速轉矩大。
(8)機械特性易調整。
(9)對水溫、水流等易於智能控制。
四、開關磁阻電機的發展趨勢展望
作為一種新型調速驅動系統,開關磁阻電機以其結構簡單、低成本、高效率、優良的調速性能和靈活的可控性,愈來愈得到人們的認可和應用。目前已成功應用於在電動車用驅動系統、家用電器、工業應用、伺服系統、高速驅動、航空航天等眾多領域中,成為交流電機調速系統、直流電機調速系統和無刷直流電機調速系統的強有力競爭者。
美國、加拿大、南斯拉夫、埃及等國家都開展了SRD系統的研製工作。在國外的應用中,SRD一般用於牽引中,例如電瓶車和電動汽車。同時高速性能是SRD的一個特長的方向。據報道,美國為空間技術研製了一個25000R/MIN、90KW的高速SRD樣機。SRD系統的研究已被列入 國中、小型電機「八五」、「九五」和「十五」科研規劃項目。
華中科技大學開關磁阻電機課題組在「九五」項目中研製出使用SRD的純電動轎車,在「十五」項目中將SRD應用到混合動力城市公交車,均取得了較好的運行效果。紡織機械研究所將SRD應用於毛巾印花機、卷布機,煤礦牽引及電動車輛等,取得了顯著的經濟效益。
近年來功率電子技術,數字信號處理技術和控制技術的快速發展,而且隨著智能技術的不斷成熟及高速高效低價格的數字信號處理晶元(DSP)的出現,利用高性能DSP開發各種復雜演算法的間接位置檢測技術,無需附加外部硬體電路,大大提高了開關磁阻電機檢測的可靠性和適用性,必將更大限度地顯示SRD的優越性。
90年代進一步以計算機控制的柔性製造系統、主體倉庫、機器人進行裝配等組合起來,由計算機控制材料、部件的供應管理、達到全廠高效率、高質量的全自動化均衡生產,設計和製造水平不斷提高,專用控制晶元和集成功率器件不斷被開發出來,開關磁阻電機性能和適用性不斷增強。隨著國民經濟建設的日益發展,各行各業的機械化、自動化程度越來越高,為開關磁阻電機提供了巨大的潛在市場
⑷ 磁敏電阻的工作原理
磁敏材料能通過磁阻效應將磁信號轉換成電信號。磁阻效應包括材料的電阻率隨磁場而變化和元件電阻值隨磁場而變化兩種現象。前者稱磁電阻率效應或物理磁阻效應,後者稱為磁電阻效應或幾何磁阻效應。
磁敏電阻材料主要是電子遷移率大的半導體材料,還有鐵鎳鈷合金。常用的半導體有InSb(或InSb-NiSb共晶材料)、砷化銦(InAs)和砷化鎵(GaAs)等材料,一般用N型。
高純度InSb和InAs的電子遷移率分別為5.6~6.5 m/(V·s)和2.0~2.5m/(V·s)。InSb的禁帶寬度小,受溫度影響大。GaAs的禁帶寬度大,電子遷移率也相當大[0.8 m/(V·s)],受溫度影響小,且靈敏度也高。
鎳鈷合金和鎳鐵合金的電阻溫度系數小,性能穩定,靈敏度高,且具有方向性,可製作強磁性磁阻器件,用於磁阻的檢測等方面。
用半導體材料製作的磁敏電阻器、無觸點電位器、模擬運算器和磁感測器等應用於測量、計算機、無線電和自動控制等方面。半導體InSb-NiSb磁敏電阻器用於磁場、電流、位移和功率測量及模擬運算器等方面,其阻值為10Ω~1kΩ,相對靈敏度6~18 (B=1 T),溫度系數-2.9%~0.09% (1/℃) (B=1 T),極限工作頻率1~10 MHz。在測量小於0.01T的弱磁場時,必須附加以偏置磁場才能進行。
Ni-Co薄膜磁敏電阻器主要用於探測磁場方向、磁帶位置檢測、測量和控制轉速或速度以及無觸點開關等方面。阻值有1、10、250kΩ,相對靈敏度2%以上(3×10T下),溫度系數3000±500×10(1/℃),感應磁場3×10T以上,工作溫度-55~150℃。在檢測磁場反轉或可逆磁場以下的磁信號時,也應採用偏置磁場。 半導體磁敏電阻
通常半導體磁敏電阻是由基片、半導體電阻條(內含短路條)和引線三個主要部分組成的。基片又叫襯底,一般是用0.1~ 0.5mm厚的雲母、玻璃作成的薄片,也有使用陶瓷或經氧化處理過的矽片作基片的。電阻條一般是用銻化錮(InSb)或砷化銦(InAs)等半導體材料製成的半導體磁敏備悶電阻條,在製造過程中,為了提高磁敏電阻的阻值,縮小其體積、提高靈敏度常把它作成如圖1所示的結構。
半導體材料的電阻率 ρ 隨外磁場強度變化而變化的現象叫作半導體的物理磁阻效應或叫作磁阻率效應。這是由於在外施磁場的作用下,流經半導體磁敏電阻的載流子受洛侖茲力的作用使其流動路徑發生偏斜,從而造成它從一個電極流到另一個電極所流過的途經(即載流子運動的軌跡)要比無磁場作用時所通過的途經要長,故其電阻值增大。我們把載流子在磁場作用下的平均偏斜角度 θ 叫作平均霍爾角。它與外施磁場及載流有如下關系:
式中為電子遷移率; B為外施磁場的磁感應強度。從式(1 )可以看出:半導體磁敏電阻材料的載流子遷移率越大,其偏斜的平均霍爾角就越大,電阻的變化就越大。這種電阻的變化和磁場強度的關系大致可以認為:在弱磁場的作用下,半導體磁敏電阻的相對變化率R/R0與所施磁場的磁感應強度B的平方成正比;而在強磁場的作用下,半導體磁敏電阻的相對變化率ΔR/ R0則與所施磁場的磁感應強度B成正比。
強磁性金屬薄膜磁敏電阻
強磁性金屬薄膜磁敏電阻器件的結構如圖2所示,和半導體磁敏電阻一樣,它也是由基片、強磁性金屬薄膜的電阻體和內外引線三部分組成的。基片一般是用厚為0.1~ 0.5mm的玻璃片、高頻陶瓷片或經氧化處理的矽片製成;電阻體通常是採用半導體平面工藝中的真空鍍膜(或濺射)、光刻、腐蝕工藝而製成的;內引線是用硅鋁絲或金絲採用超聲壓焊或金絲球焊而焊接的,外引線是用非磁性的銅片等材料焊接的。 1)磁阻比跡滾弊:指在某一規定的磁感應強度下,磁敏電阻器的阻值與零磁感應強度下的阻值之比。
2)磁阻系數:指在某一規定的磁感應強度下,磁敏電阻器的阻值與其標稱阻值之比。
3)磁阻靈敏度:指在某一規定的磁感應強姿族度下,磁敏電阻器的電阻值隨磁感應強度的相對變化率。
⑸ 磁粉檢測的方法
磁粉檢測是以磁粉做顯示介質對缺陷進行觀察的方法。根據磁化時施加的磁粉介質種類,檢測方法分為濕法和干法;按照工件上施加磁粉的時間,檢驗方法分為連續法和剩磁法。
1.濕法和干法
磁粉懸浮在油、水或其他液體介質中使用稱為濕法,它是在檢測過程中,將磁懸液均勻分布在工件表面上,利用載液的流動和漏磁場對磁粉的吸引,顯示出缺陷的形狀和大小。濕法檢測中,由於磁懸液的分散作用及懸浮性能,可採用的磁粉顆粒較小。因此,它具有較高的檢測靈敏度。特別適用於檢測表面微小缺陷,例如疲勞裂紋、磨削裂紋等。濕法經常與固定式設備配合使用,也與移動和攜帶型設備並用。用於濕法的磁懸液可以循環使用。
干法有稱乾粉法,在一些特殊場合下,不能採用濕法進行檢測時,而採用特製的干磁粉按程序直接施加在磁化的工件上,工件的缺陷處即顯示出磁痕。干法檢測多用於大型鑄,鍛件毛坯及大型結構件、焊接件的局部區域檢查,通常與攜帶型設備配合使用。
2.連續法和剩磁法
(1)連續法 連續法又稱附件磁場法或現磁法,是在外加磁場作用下,將磁粉或磁懸液施加到工件上進行磁粉探傷。對工件的觀察和評價可在外磁場作用下進行,也可在中斷磁場後進行。
(2)剩磁法 剩磁法是先將工件進行磁化,然後在工件上澆浸懸液,待磁粉聚集後在進行觀察。這是利用材料剩餘磁性進行檢測的方法,故稱為剩磁法。 不用磁粉顯示的,習慣上稱為漏磁探傷,它常藉助於感應線圈、磁敏管、霍爾元件等來反映缺陷,它比磁粉探傷更衛生,但不如前者直觀。由於磁力探傷主要用磁粉來顯示缺陷,因此,人們有時把磁粉探傷直接稱為磁力探傷,其設備稱為磁力探傷設備。
⑹ 磁敏感測器的工作原理及磁敏元件的種類有哪些
霍爾元件,磁敏電阻,磁侍納敏二極體,磁阻老廳沒感測器,伏友巨磁阻感測器,感應線圈。
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⑺ 磁敏感測器的工作原理
磁敏感測器工作原理: 磁敏感測器是一個能接受磁信號,並按一定規律轉換成可用輸鋒橘出信號的器件或裝置。磁敏感測器是伴隨測磁儀器的進步而逐漸發展起來的,在眾多的測磁方法中,大都是將磁場信息變成電信號進行測量的。 磁敏感測器是組成感測器產品的一個重要部分,隨著我國磁敏感測器技術的發展,其銀型團產品種類和質量將會得到進一步發展和提高,進軍汽車、民用儀表等使用量大的應用領域即將實現。國產的電流感測器、高斯計等產品目前已經租笑打入國際市場,與國際先進產品的差距正逐漸縮小。
⑻ 磁場測量的恆定磁場測量
對於不隨時間而變化的直流磁場的測量。常用的測量儀器有以下7種。
①力矩磁強計:簡稱磁強計。利用磁場的力效應測量磁場強度或材料的磁化強度。
②磁通計和沖擊檢流計(見檢流計):用於沖擊法(見軟磁材料測量)中測量磁通及磁通密度。測量時,須人為地使檢測線圈中的磁通發生變化。
③旋轉線圈磁強計:在被測的恆定磁場中,放置一個小檢測線圈,並令其作勻速旋轉。通過測量線圈的電動勢,可計算出磁通密度或磁場強度。測量范圍為0.1毫特到10特。誤差為0.1~1%。也可將檢測線圈突然翻轉或快速移到無場區,按沖擊法原理測量磁通密度。
④磁通門磁強計:由高磁導率軟磁材料製成的鐵心同時受交變及恆定兩種磁場作用,由於磁化曲線的非線性,以及鐵心工作在曲線的非對稱區,使得纏繞在鐵心上的檢測線圈感生的電壓中含有偶次諧波分量,特別是二次諧波。此諧波電壓與恆定磁場強度成比例。通過測量檢測線圈的諧波電壓,計算出磁場強度。磁通門磁強計的原理結構如圖所示。探頭中的兩個鐵心用高磁導率軟磁合金製成。每一鐵心上各繞有交流勵磁線圈,而檢測線圈繞在兩鐵心上。兩交流勵磁線圈串聯後由振盪器供電,在兩鐵心中產生的磁場強度為H~,但方向相反。這樣,檢測線圈中感生的基波及奇次諧波電壓相互抵消。當探頭處在強度為H0的被測恆定磁場中時,兩鐵心分別受到H0+H~和H0-H~即交變與恆定磁場的疊加作用,從而在檢測線圈中產生偶次諧波電壓,經選頻放大和同步檢波環節,取其二次諧波電壓,其讀數與被測的恆定磁場強度H0成比例。磁通門磁強計的靈敏度很高,分辨力達100皮特。主要用於測量弱磁場。廣泛用於地質、海洋和空間技術中。20世紀60~70年代研製成的光泵磁強計和利用超導量子干涉器件 (squid)製成的超導量子磁強計,靈敏度更高,分辨力分別達到10-7和10-9安/米。
⑤霍耳效應磁強計:半導體矩形薄片放置在與薄片平面垂直的磁場(磁通密度為B)中,若在薄片的相對兩端面間通以直流電流I,則在另兩端面的相應點間產生電動勢E(即霍耳效應)。當I 為常數時,E與B 有比例關系,比例系數與薄片的寬度b,長度l和厚度d 以及所用材料有關。材料的這種特性又稱為磁敏特性。利用霍耳效應製成的磁強計,可測量1微特到10特范圍內的磁通密度值。誤差為0.1~5%。霍耳片能做得薄而小,可伸入狹窄間隙中進行測量,也可用以測量非均勻磁場。有磁敏特性的器件,除霍耳片外還有鉍螺線、磁敏二極體等。
⑥核磁共振磁強計:原子核的磁矩在磁通密度B 的作用下,將圍繞磁場方向旋進,其旋進頻率ƒ0=γB(γ為旋磁比,對於一定的物質,它是一個常數),若在垂直於B的方向施加一小交變磁場,當其頻率與ƒ0相等時,將產生共振吸收現象,即核磁共振。由共振頻率可准確地計算出磁通密度或磁場強度。這種磁強計的測量范圍為 0.1毫特到10特。准確度很高,誤差低於10-4~10-5,常用以提供標准磁場及作為校驗標准。
⑦磁位計:用於測量空間a、b兩點間的磁位差,如系均勻磁場,可折算出該處的磁場強度。磁位計也可用來測量材料內部的磁場強度。由於磁性材料界面處的磁場強度切線分量相等,因此在沿材料表面空間處用磁位計測得的磁場強度,就是材料該處內部的磁場強度切線分量。磁位計的結構是將細絕緣導線均勻繞在非磁性軟帶或硬片上,前者稱軟磁位計;後者稱硬磁位計。測量儀表採用沖擊檢流計或磁通計。對於恆定磁場,測量過程中須使磁位計所鏈合的磁通發生變化。如所測為均勻磁場,則由磁位差折算出磁場強度。磁位計可在標准均勻磁場中進行標定,按磁場強度值刻度。
⑼ 磁性感測器的工作原理
磁性感測器的工作原理是磁性探頭工作時在周圍形成一個靜磁場,當鐵磁金屬製成的物體,如步槍、車輛等進入這個靜磁場時,就會感應產生一個新的磁場,由於目標的運動變化所產生的干擾使磁場發生變化,引起磁力計指針的偏轉及擺動,產生一個電信號,進而實現對攜帶武器的人和車輛的探測。
與其他感測器相比,磁性感測器還有一個突出特點,就是它能適應各種條件下的戰場探測,特別適用於震動感測器難以探測的沼澤、灘頭、水網等地區,從而彌補了震動感測器的不足。
但是磁性感測器的能源有限,這使得它的探測距離較近,一般對人員的探測距離為3~4m,對輪式車輛的探測距離為15m以內,對履帶式車輛的探測距離為25m以內。
(9)磁敏檢測的方法按原理可分為哪些擴展閱讀
以程序控制、環境控制、醫療診斷為首的自動化工程目前已開始進入家庭的日常生活,獲得信息並及時處理信息的重要性正在增大。
特別是最近,信息處理的主要場所已進入家庭的客廳和廚房。所有這些場合,情報信息的檢測是先決條件,因此,感測器變得很重要。
使用感測器的各種場合很多,感測器的類型種類也很多。大體上可以分為電磁性和非電磁性兩大類。電磁性的信息容易進行傳遞、記錄、放大和計算等,也便於輸入計算機。
可是,非電磁性的信號處理就很困難,必須把它們變換為磁性信號,作為這種變換方式磁性感測器是最有效的。
若在感應電動勢中測量電路中接一積分電路,那麼輸出電動勢就與位移量成正比關系;如果在測量電路中接一微分電路,則輸出電動勢就與運動的加速度成正比關系。
這樣磁電式感測器除可測量速度外,還可用來測量運動的位移和加速度。磁電式感測器的輸出量,除了電動勢的幅值大小外,也可以是輸出電動勢的頻率值,如磁電式轉速表即為一個例子。
⑽ 感測器按工作原理分類,
根據感測器工作原理,可分為物理感測器和化學感測器二大類 :
感測器工作原理的分類物理感測器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致塵螞伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。
化學感測器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的感測器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。
有些感測器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學類。大多數感測器是以物理原理為基礎運作的。化學感測器技術問題較多,例如可靠性問題,規模生產的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學感測器的應用將會有巨大增長。
常見感測器的應用領域和工作原理列於表1.1。
按照其用途,感測器可分類為:
壓力敏和力敏感測器 位置感測器
液面感測器 能耗感測器
速度仔純感測器 熱敏感測器
加速度感測器 射線輻射感測器
振動感測器 濕敏感測器
磁敏感測器 氣敏感測器
真空度感測器 生物感測器等。
以其輸出信號為標准可將感測器分為:
模擬感測器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。
數字感測器——將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。
膺數字感測器——將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。
念兄咐開關感測器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,感測器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。