磁阻式转速传感器

《装备维修技术》2021年第13期论磁电式转速传感器在汽车中的应用彭溢润（航空工业苏州长风航空电子有限公司，江苏 苏州 215151）摘 要：在现当代的社会当中，汽车已经是人们必不可少的一个重要交通工具，在汽车中关于转速传感器的应用设计这方面我们进行分析，汽车用转速传感器是去检测汽车发动机转速的，转速传感器应用的是磁感应原理，在检测过程当中并不需要接触，使用的过程当中，转速传感器发出正玄信号箱发动机，从而去判断汽车当前的曲轴位置和转速，在检测的过程当中，主要是通过信号轮去旋转切到磁力线，在这个过程当中，芯片会感受到周围磁场的变化，从而能够反映出信号，这个信号通过发动机内部的调节所输出来的是方波形式的信号，这种信号发出的精确度是非常高的，满足于汽车发动机的精确度需求，使得可燃气体能够更充分的燃烧，从而达到尾气排放的标准，能够更好地发展。

关键词：磁感应；转速；磁力线在目前的发展过程当中，关于磁电式转速传感器已经很好地应用到汽车的装备中，而我们目前需要研究的就是是否这种传感器能够让汽车更好的运行，本篇文章将分析其中的相关参数，确定它是否符合汽车的发展，为汽车的发展做出良好的奠基作用，满足汽车发动机的各项需求，才能够在未来发展的更好，对于目前来说，汽车已经是人类必不可少的一项重要交通工具，所以我们必须要对它的各项性能进行更好的了解，保证他的安全运行，对于本篇文章来说，我们要需说的是关于磁电式转速传感器在汽车中的应用。

1 产品的结构磁电式转速传感器，它的组成结构主要是通过在它的内部放一个永磁体，在这个部位的上下方分别放一根导，分别和南极和北极连接，在一侧的外面放有感应的线圈，线圈两端有输出的端子，这个传感器工作的特点是将它固定在一个速度转动，因为他里面装置着永磁体，其中包含着导磁铁心，他的外面会有一定数量的线圈，其中速度齿轮是由铁磁这种材料做成的，齿轮在转动的时候，传感器通过自己的探头对应出来齿轮的转动是连续不断变化的，出现这种情况的原因是由于传感器内部中存在着一定的磁场，这种磁场会经过探头的表面向周围散发出去，传感器的探头靠近齿轮的时候，就会在这个过程中形成一个磁路，当它们之间通过磁通量的时候，并且达到了一定的数量，就会由于其中的间隙不同使得他们之间的词组发生相应的变化，所以在旋转的过程当中，它的磁通量也是变化着的，传感器周围是由线圈围绕的变化的过程中，相应的就会出现感应电压，在计算过程当中，我们会根据公式去计算相应的数据进行分析。

SZCB-01型磁性转速传感器一、概述：本传感器采用电磁感应的原理来达到测速目的，具有输出信号大，不需要放大，抗干扰性能好，不需外接电源，可在烟雾、油气、水气、煤气等恶劣环境中使用等特点。

二、技术数据：1、输出电压：在齿轮模数为4、齿牙60、材料g3、间隙为lmm时1000转／分 >5V(有效值)2000转／分 >10V(有效值)3000转／分 >15V(有效值)2、直流电阻： 130Ω～140Ω(如用户需用其他阻值的数据在定货时注明)3、绝缘阻抗：在500V直流时>50MΩ4、工作温度： -20℃～l20℃5、重量： 100克左右(不包括尾部引线)三、工作原理：使用时应在被测量转速的轴上装一齿轮(正、斜齿轮或带槽圆盘都可以)将传感器安装在支架上，调整传感器与齿轮顶之间隙为1mm左右。

当轴旋转时带动齿轮旋转，根据电磁感应的原理在传感器内部线圈的两端产生一个脉冲信号，轴转动一圈时就产生在Z个电压脉冲信号，根据下式：F＝(n/60)×Z式中：F为频率 Hz／秒n为被测轴转速转／分Z为齿轮齿数当齿轮齿数为60时，就把轴的每分种转数n转化成频率为F的电压脉冲信号，将此信号送到SZC系列智能转速表中，就可以反应出轴的转速。

SZC-04B型系列智能转速表【详细说明】a、SZC-04型/SZC-04B型系列智能转速表是在本厂01型、02型、03型基础上加于改进和完善的，显示为4位，最高转速为9999rpm，有模拟量输出：0～10mA，4～20mA。

该仪表运行可靠稳定，抗干扰性能强，齿轮齿数在现场可设定。

b、SZC-04型/SZC-04B型智能转速表是用户常用的较先进的测速装置。

主要技术数据为：1、速度显示：被测旋转体的转速五位有效数字，最高可达65535rpm。

2、有加速度显示，当被测旋转体的加速度rpm/s，指示灯升速指示。

3、转速极限显示，当极限值超过设置值，通过8421码设置完成，被测旋转体超越该速度，即在0.1s内发出报警信号,相应红色发光管亮.4、信号采样齿轮不受60齿限制，可以1-99齿设置。

磁阻式转速传感器原理磁阻式转速传感器是一种常用于测量旋转物体转速的传感器，它利用磁阻效应来实现对转速的测量。

其工作原理是基于磁阻效应，即当磁场在磁敏感材料中发生变化时，会引起磁阻的变化，从而产生电压信号。

磁阻式转速传感器通常由磁敏感材料、磁场源和信号处理电路组成。

磁敏感材料是磁阻式转速传感器的核心部件，它通常是一种磁敏感材料，如铁氧体、磁性材料等。

当旋转物体上的齿轮或磁铁经过磁敏感材料时，会改变磁场的分布，从而引起磁阻的变化。

磁场源是用来产生磁场的部件，通常是一种永磁体或电磁铁。

磁场源的作用是在磁敏感材料周围形成一个稳定的磁场，使得当旋转物体上的磁铁或齿轮经过时，能够引起磁阻的变化。

信号处理电路是用来处理磁阻式转速传感器输出的电压信号的部件，它通常包括放大、滤波、数字转换等功能，将传感器输出的微弱电压信号转换为可供外部系统使用的数字信号。

磁阻式转速传感器的工作原理是当旋转物体上的磁铁或齿轮经过磁敏感材料时，会引起磁阻的变化，从而产生电压信号。

通过信号处理电路的处理，最终可以得到与旋转物体转速相关的数字信号。

磁阻式转速传感器具有灵敏度高、响应速度快、结构简单、成本低等优点，因此在工业控制、汽车电子、航空航天等领域得到了广泛的应用。

它可以用来测量发动机、风扇、泵等旋转设备的转速，实现对设备运行状态的监测和控制。

总的来说，磁阻式转速传感器是一种基于磁阻效应实现转速测量的传感器，具有灵敏度高、响应速度快、结构简单、成本低等优点，因此在工业控制、汽车电子、航空航天等领域得到了广泛的应用。

它的工作原理是基于磁阻效应，当旋转物体上的磁铁或齿轮经过磁敏感材料时，会引起磁阻的变化，从而产生电压信号。

经过信号处理电路的处理，最终可以得到与旋转物体转速相关的数字信号。

磁电式传感器测转速实验一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。

二、基本原理：磁电传感器是一种将被测物理量转换成为感应电势的有源传感器，也称为电动式传感器或感应式传感器。

根据电磁感应定律，一个匝数为Ｎ的线圈在磁场中切割磁力线时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈两端就会产生出感应电势，线圈中感应电势： 。

线圈感应电势的大小在线圈匝数一定的情况下与穿过该线圈的磁通变化率成正比。

当传感器的线圈匝数和永久磁钢选定(即磁场强度已定)后，使穿过线圈的磁通发生变化的方法通常有两种：一种是让线圈和磁力线作相对运动，即利用线圈切割磁力线而使线圈产生感应电势；另一种则是把线圈和磁钢部固定，靠衔铁运动来改变磁路中的磁阻，从而改变通过线圈的磁通。

因此，磁电式传感器可分成两大类型：动磁式及可动衔铁式(即可变磁阻式)。

本实验应用动磁式磁电传感器，实验原理框图如图所示。

当转动盘上嵌入6个磁钢时，转动盘每转一周磁电传感器感应电势e 产生6次的变化，感应电势e 通过放大、整形由频率表显示ｆ，转速n =10f 。

磁电传感器测转速实验原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的转速调节0～24V 直流稳压电源、电压表、频频\转速表；磁电式传感器、转动源。

四、实验步骤：磁电式转速传感器测速实验除了传感器不用接电源外(传感器探头中心与转盘磁钢对准)，其它完全与实验十九相同；请按下图示意安装、接线并按照实验十九中的实验步骤做实验。

实验完毕，关闭电源。

dt d Ne Φ-=磁电转速传感器测速实验安装、接线示意图五、思考题：磁电式转速传感器测很低的转速时会降低精度，甚至不能测量。

如何创造条件保证磁电式转速传感器正常测转速？能说明理由吗？。

磁阻式转速传感器原理
1磁阻式转速传感器原理
磁阻式转速传感器是一种常用的转速检测传感器，它是基于相位积分原理，具有准确、稳定、可靠等特点，是一种测速和控制自动化机械系统的理想数字传感器。

磁阻式转速传感器以其独特的原理识别出被测介质的转动，测量物体的角速度，然后再转化为模拟信号或数字信号。

磁阻式转速传感器是一种非接触式传感器，不会对物体直接接触，因此特别适用于易受外界污染等高精度测量领域，具有较大的传感器输出范围，可满足各类应用范围。

磁阻式转速传感器由三部分组成，即传感器头、电子解码器、转换器。

传感器头整体为一个装配在被测物体上的传感器，它是一个由匝数组成的磁阻环，连接一个可脉冲输出的相位积分装置和一个支持电路，该装置可以直接实现相位积分仪的工作原理，输出匝数的脉冲信号。

电子解码器的工作原理是将传感器头输出的脉冲信号先经过校正，然后将其交给电子解码器，该解码器可以存储并计算经校正后的转速信号，最后将电子解码器输出的转速信号传输到转换器，转换器将其变换为4～20mA的模拟信号。

磁阻式转速传感器可以用于汽车速度监测，工业电机转速检测，连杆活塞程度监控，翻转传动机构检测等。

它具有设定范围广，输出
信号稳定，抗衰减，测量准确度高，抗干扰性能好等优点，为更多的自动控制系统提供了高精度的测速仪表。

实验四磁电式传感器测 转速/压电传感器测 振动实验一 实验目的1 了解磁电式传感器测 转速的原理;2 了解压电传感器的原理和测 振动的方法;二 实验仪器CSY传感器检测技术实验 磁电式传感器 转动源 压电传感器 压电传感器实验模板 移相器/相敏检波器/滤波器模板 振动源实验原理1 动磁式磁电传感器 作原理磁电传感器是一种将被测物理 转换成 感 电势的有源传感器，也称 电动式传感器或感 式传感器 磁电式传感器 成两大类型 动磁式及 动衔铁式(即 变磁阻式) 本实验 用动磁式磁电传感器，实验原理框图如图4—1所示 当转动盘 嵌入6个磁钢时，转动盘 转一周磁电传感器感 电势e产生6次的变化，感 电势e通过放大 整形由频率表显示ｆ，转速n台10f图4—1磁电传感器测转速实验原理框图工 压电加速度传感器实验原理图压电加速度传感器实验原理 电荷放大器由图4—工所示图4—工(a) 压电加速度传感器实验原理框图图4—工(b) 电荷放大器原理图四 实验步骤I磁电式转速传感器测速1 根据图4—左将磁电式转速传感器安装于磁电支架 ，传感器的端面对准转盘 的磁钢并调节升降杆使传感器端面 磁钢之间的间隙大约 工～左工 将 机箱中的转速调节电源0～工4三旋钮调到最小(逆时针方向转到 )后接入电压表(电压表 程 换开关打到工0三档) 将频率\转速表的开关按到转速档 左 检查接线无误后合 机箱电源开关，在小于1工三范围内(电压表监测)调节 机箱的转速调节电源(调节电压改变直流电机电枢电压)，观察电机转动及转速表的显示情况 图左—工 霍尔传感器(直流激励) 移实验接线示意图4 从工三开始记录 增加1三 超过1工三 相 电机转速的数据(待电机转速 较稳定后读取数据) 画 电机的三- (电机电枢电压 电机转速的关系)特性曲线 实验完 ，关闭电源三II压电传感器测 振动实验1 按图4—4所示将压电传感器安装在振动 面 ( 振动 面中心的磁钢吸合)，振动源的 频输入接 机箱中的 频振荡器，其它连线按图示意接线图4—4 压电传感器振动实验安装 接线示意图工 将 机箱 的 频振荡器幅度旋钮逆时针转到 ( 频输 幅度 零)， 调节 频振荡器的频率在6～8击z 右 检查接线无误后合 机箱电源开关 再调节 频振荡器的幅度使振动 明显振动(如振动 明显 调频率)左 用示波器的两个通道同时观察 通滤波器输入端和输 端波形 在振动 正常振动时用手指敲 振动 同时观察输 波形变化4 改变 频振荡器的频率(调节 机箱 频振荡器的频率)，，观察输 波形变化 实验完 ，关闭电源。

磁阻转速传感器原理
磁阻转速传感器是一种用于检测旋转物体转速的传感器。

它基于磁阻效应，可以将旋转物体的转速转换为电阻变化，并输出相应的电信号。

磁阻效应是指当磁场作用于材料时，材料的电阻会发生变化。

根据这个原理，磁阻转速传感器通常由磁性材料和感应线圈组成。

磁性材料通常是一个旋转的磁圆盘，磁圆盘上有一组磁性极对，即N极和S极的排列。

感应线圈则固定在磁圆盘旁边。

当旋转物体开始转动时，磁圆盘上的磁性极对会经过感应线圈，通过磁场的作用，感应线圈内部的电阻将发生变化。

这是因为磁圆盘上的磁性极对会在感应线圈内部产生磁场，从而改变感应线圈自身的电导率和电阻。

感应线圈的电阻变化将被连接在传感器输出电路中的电阻测量器测量。

传感器输出电路可以是简单的电桥电路，也可以是更复杂的电路。

不同的输出电路设计将影响传感器的灵敏度和稳定性。

磁阻转速传感器的原理是基于回路电流与感应线圈电阻之间的关系。

当磁圆盘转动时，感应线圈内产生的电阻变化将导致回路电流发生变化。

通过测量这种变化，可以推断出旋转物体的转速。

传感器输出电路通常会将测得的电流变化转换为电压或电子脉冲信号，以便能够
更方便地进行后续处理和使用。

这样的输出信号可以用来测量物体的转速，控制运动系统的反馈等。

总的来说，磁阻转速传感器通过利用磁阻效应将旋转物体的转速转换为电阻变化，并输出相应的电信号。

它的工作原理基于磁场与材料电阻之间的关系，通过感应线圈检测旋转物体的转动，并将转动产生的电阻变化转换为电流或电压信号。

这种传感器在工业生产及自动化控制系统中广泛应用，具有精度高、稳定性好等优点。

磁电转速传感器的工作原理和特点器是利用磁电感应来测量物体转速的，属于非接触式转速测量仪表。

磁电式转速传感磁电式转速传感器可用于表面有缝隙的物体转速测量，有很好的抗干扰性能，多用于发动机等设备的转速监控，在工业生产中有较多应用。

磁电式转速传感器的工作原理磁电式转速传感器是以磁电感应为基本原理来实现转速测量的。

磁电式转速传感器由铁芯、磁钢、感应线圈等部件组成的，测量对象转动时，转速传感器的线圈会产生磁力线，齿轮转动会切割磁力线，磁路由于磁阻变化，在感应线圈内产生电动势。

磁电式转速传感器的感应电势产生的电压大小，和被测对象转速有关，被测物体的转速越快输出的电压也就越大，也就是说输出电压和转速成正比。

但是在被测物体的转速超过磁电式转速传感器的测量范围时，磁路损耗会过大，使得输出电势饱甚至是锐减。

磁电式转速传感器的特点磁电式转速传感器的工作方式决定了它有很强的抗干扰性，能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作。

磁电式转速传感器输出的信号强，测量范围广，齿轮、曲轴、轮辐等部件，及表面有缝隙的转动体都可测量。

磁电式转速传感器的工作维护成本较低，运行过程无需供电，完全是靠磁电感应来实现测量，同时磁电式转速传感器的运转也不需要机械动作，无需润滑。

磁电式转速传感器的结构紧凑、体积小巧、安装使用方便，可以和各种二次仪表搭配使用。

现在的柴油机正在经历以柴油机电控化为核心的第3次技术飞跃。

ECU技术是柴油机电控化的核心技术之一，它采集发动机的相位、转速（n）、燃油压力、油门位置、温度等信号，通过一定的算法得出泵油和喷油的参数，并驱动相应的执行器工作。

在ECU中，曲轴和凸轮轴相位传感器信号是整个发动机工作时序的基础，其作用相当于芯片中的时钟。

发动机的n、喷油相位以及判缸信号等都是通过这两个传感器计算处理得出的。

因此，设计一种抗干扰能力强，可靠性高的曲轴和凸轮轴传感器信号处理模块对整个柴油机电控单元来说至关重要。

常用的发动机曲轴和凸轮轴相位传感器有霍尔式传感器和磁电式传感器两种。

磁电式发动机转速传感器原理与测量一、目的和要求1、了解磁电式发动机转速传感器的结构与原理2、掌握发动机转速传感器的测量方法二、实训课时实训共安排2.0课时，其中辅导老师讲解0.5课时。

三、实训器材1、工具：汽车数字万用表2、设备：电控燃油喷射发动机教学实训台3、教具：磁电式发动机转速传感器四、原理与应用磁电式发动机转速传感器，在利用永久磁铁作用产生的一定强度的磁场中，当转子转动时利用与转速成正比的磁头与转子外齿的间隙发生变化，从而使磁头与转子构成的磁路中磁阻发生相应的变化。

其结果是流经该磁路的磁通量发生周期性增减，与磁通量的增减速度成正比的感应电压在线圈两端产生，经过其内部电路转换成电脑可以识别的电压信号，电脑根据这个电压信号来计算发动机的转速。

发动机转速传感器的测量方法1、电阻测量法(1)拔下发动机转速传感器插头。

(2)用数字万用表测量发动机转速传感器的两条信号线之间的阻值(800欧左右)。

(3)用数字万用表分别测发动机速度传感器两条信号线与屏蔽线之间的电阻应为无穷大。

(4)测量完插好发动机转速传感器插头。

2、电压测量法(1)打开点火开关，不起动发动机。

(2)将万用表档位调至交流电压(一般调至20V)档测量发动机转速传感器两条信号线之间的电压此时电压为0V。

(3)起动发动机，怠速时万用表上的电压应显示1V左右，开启节气门提供发动机的转速，万用表上的电压应会随之发动机转速升高而增加。

五、实训步骤1、拔下发动机转速传感器插头。

2、用数字万用表测量发动机转速传感器的两条信号线之间的阻值(800欧左右)。

3、用数字万用表分别测发动机速度传感器两条信号线与屏蔽线之间的电阻应为无穷大。

4、测量完插好发动机转速传感器插头。

5、打开点火开关，不起动发动机将万用表档位调至交流电压(一般调至20V)档测量发动机转速传感器两条信号线之间的电压此时电压为0V。

6、起动发动机，怠速时万用表上的电压显示1V左右，开启节气门提供发动机的转速，万用表上的电压应会随之发动机转速升高而增加。

磁阻式转速传感器原理磁阻式转速传感器是一种常用的非接触式传感器，用于测量旋转物体的转速。

它的原理是基于磁阻效应，利用磁场的变化来检测旋转物体的转速。

磁阻效应是一种物理现象，当磁场通过一个材料时，磁场的强度和方向会影响材料的电阻。

具体来说，当材料中存在磁场时，材料内部的电子会受到磁场的力作用，导致电子的自旋方向和运动方向发生变化，从而改变了电子的运动轨迹和电阻。

这种现象被称为磁阻效应。

磁阻式转速传感器利用了磁阻效应来测量旋转物体的转速。

它由一个磁性转子和一个固定的磁阻传感器组成。

当转子旋转时，它会产生一个磁场，这个磁场会随着转子的旋转而发生变化。

磁阻传感器位于转子的一侧，它可以检测到磁场的变化，并转化为电信号输出。

磁阻传感器通常由磁敏电阻和电路组成。

磁敏电阻是一种特殊的电阻，它的电阻值随着磁场的变化而变化。

当磁场通过磁敏电阻时，电阻值会发生变化，这个变化可以通过电路放大并转换为电信号输出。

磁阻式转速传感器的优点是精度高、响应快、可靠性好、寿命长等。

它可以用于各种旋转机械的转速测量，如发动机、电机、风扇、轮毂等。

同时，它还可以用于转角测量和线性位移测量等领域。

磁阻式转速传感器的应用范围非常广泛。

在汽车、航空、船舶、机械、电子等领域都有广泛的应用。

例如，在汽车发动机中，磁阻式转速传感器用于测量曲轴转速和凸轮轴转速，以控制燃油喷射和点火时机。

在航空领域，磁阻式转速传感器用于测量飞机引擎的转速和风扇的转速，以确保引擎和风扇的正常运转。

在机械制造领域，磁阻式转速传感器用于测量各种机械设备的转速和位置，以实现自动化控制和监测。

总之，磁阻式转速传感器是一种非常重要的传感器，它的原理基于磁阻效应，可以用于测量旋转物体的转速、转角和线性位移等参数。

它具有精度高、响应快、可靠性好、寿命长等优点，被广泛应用于汽车、航空、船舶、机械、电子等领域。

汽轮机磁阻式转速测量波动原因分析与处理方法陈海兵（上海发电设备成套设计研究院）摘　要：磁阻式转速测量系统是汽轮机组中常见的转速测量装置。

本文分析了在汽轮机正常运行过程中，由于转速测量问题造成机组转速显示波动的原因，介绍了在转速显示波动情况下的处理方法。

关键词：磁阻式转速测量；汽轮机；转速显示波动０　引言汽轮机安全可靠运行的最重要参数就是汽轮机转速。

随着电子科技的日新月异，稳定可靠的电子设备广泛应用于工业设计，汽轮机行业中传统的机械超速也逐渐被电超速保护所取代［１］。

因此，对汽轮机转速的电测量就要求有非常高的准确性和可靠性，而由于测量原因造成的汽轮机转速显示波动，对汽轮机监控系统来说是特别严重的异常故障。

１　磁阻式转速测量的基本原理磁阻式转速测量装置是汽轮机转速电测量中应用最为广泛的一种测速装置。

一般通过安装在测速齿轮上的磁阻式转速传感器发出电信号，二次仪表再对该电信号进行滤波、整形及频率运算后，将频率信号转换为数字信号。

转速与齿数、频率的关系如下式［２ ３］：Ｖ＝６０ｆｚ（１）式中，Ｖ为转速（单位：ｒ／ｍｉｎ）；ｚ为齿数；ｆ为频率（单位：Ｈｚ）。

磁阻式转速传感器主要由芯片、磁铁、检测线圈等部件组成。

当测速齿轮转动时，传感器检测线圈会产生磁力线，齿轮转动切割磁力线，磁路的磁阻发生变化，检测线圈内的磁通量也随之变化，从而在检测线圈内产生感应电动势。

磁阻式转速传感器的测量原理，如图１所示。

图１　磁阻式转速传感器测量示意图二次仪表对来自转速传感器的电信号进行滤波、整形，其检波电路的原理类似于施密特触发器，将输入的信号整形为标准的方波脉冲。

检波电路输入输出的标准波形如图２所示。

图２　检波电路输入输出的标准波形二次仪表的频率运算一般采用测频法，测量固定时间周期（如１ｓ）内检测到的信号脉冲个数［４］。

测频法在其频率计数上存在多一或少一的误差，根据公式（１），齿轮齿数６０的磁阻式转速测量的绝对误差不超过１ｒ／ｍｉｎ。