变磁阻式转速传感器

霍尔效应演示
霍尔效应 d a
b
c
一块长为l、宽为b、厚为d的半导体薄片置于磁感应 强度为B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中。当有电流I流 过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势U。
1 IB IB U RH ne d d
RH 霍尔系数 霍尔电势也小，不宜制作霍尔元件。
金属的自由电子密度n太大，霍尔系数小，
光电开关的特点：小型、高速、非接 触，与TTL、 MOS等电路容易结合。
一、直射式光电转速传感器
光电式传感器由独立且相对放臵的光发射器和收光器 组成。当目标通过光发射器和收光器之间并阻断光线时， 传感器输出信号。它是效率最高、最可靠的检测装臵。
图5-6 直射式光电转速传感器结构示意图
f n N
式中：N 为圆盘开孔数； n 为转速；f 为脉冲频率
1-永久磁铁；2-软磁铁；3-感性线圈；4-测量齿轮；5内齿轮；6-外齿轮；7-转轴 （b）闭磁通 图5-2 变磁通式磁电传感器结构图
知识点二 磁电感应式传感器基本特性
三、磁电感应式传感器测量电路
磁电感应式传感器直接输出电动势，且通常具有高的灵敏度， 一般不需要高增益放大器。 磁电感应式传感器是速度传感器，若要获得被测位移或加速度 信号，则需配用积分电路或微分电路。
电涡流传感器实物图
三、电涡流式转速传感器
图5-8 电涡流式转速传感器的工作原理图
在软磁性材料的输入轴上加工一个键槽，在距输入轴表面d0处设 臵电涡流式传感器，输入轴与被测旋转轴相连。当被测旋转轴转动 时，输入轴跟随转动，从而使传感器与输入轴的距离发生电的变化。 由于电涡流式，这种变化将导致振荡回路的品质因数变化，使传感 器线圈电感随的变化而变化，它们将直接影响振荡器的电压幅值和 振荡频率。 随着输入轴的旋转，从振荡器输出的信号中包含与转 速成正比的脉冲频率信号fn,。这种传感器可实现非接触式测量， 最高测量转速可达 。

VS
集成化
集成化是未来传感器的一个重要发展趋势 ，通过将多个传感器元件集成在一个芯片 上，实现传感器的小型化、轻量化、低功 耗等特点，提高传感器的应用范围和性能 。
在新兴领域的应用前景
新能源汽车
随着新能源汽车的快速发展，磁电式速度传 感器在新能源汽车中的应用前景广阔，如用 于电机转速的检测、车辆速度的检测等。
机械结构设计
总结词
机械结构设计是磁电式速度传感器制造中的重要环节，它决定了传感器的精度、稳定性和使用寿命。
详细描述
在机械结构设计中，需要考虑到传感器的尺寸、重量、安装方式等因素，以确保传感器在实际应用中 的可靠性和稳定性。同时，还需要对传感器的材料、热处理等进行优化，以提高其机械性能和耐久性 。
磁路设计
智能交通
智能交通系统是未来交通发展的重要方向， 磁电式速度传感器可以用于智能交通系统中 的车辆速度检测、交通流量统计等方面，提 高交通管理的智能化水平。
THANKS
感谢观看
新型绝缘材料
绝缘材料在磁电式速度传感器的制造 中起着重要作用，新型绝缘材料如氮 化硅、碳化硅等具有高绝缘性、低介 电损耗等特点，能够提高传感器的绝 缘性能和稳定性。
智能化与集成化的发展趋势
智能化
随着人工智能和物联网技术的发展，磁 电式速度传感器将逐渐实现智能化，具 备自适应、自学习、自诊断等功能，提 高传感器的工作效率和可靠性。
应用领域
汽车领域
用于发动机转速、车速、ABS 系统等速度检测。
航空领域
用于飞机轮速、滑行速度等速 度检测。
工业自动化领域
用于电机转速、机械传动速度 等速度检测。
其他领域
如医疗器械、环保设备等需要 进行速度检测的领域。

磁电式传感器的性能实验报告
磁电式转速传感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。

• 2）反射式光电转速传感器 • 反射式光电转速传感器是通过 在被测转轴上设定反射记号，而后 获得光线反射信号来完成物体转速 的测量。反射式光电转速传感器的 光源会对被测转轴发出光线，光线 通过透镜和半透膜入射到被测转轴 上。转轴转动时，反射记号对投射 光点的反射率就会发生变化反射式 光电转速传感器内装有光敏元件， 当转轴转动反射率增大时，反射光 线经透镜投射到光敏元件上即发出 一个脉冲信号；而当反射光线随转 轴转动到另一位置时，反射率变小 ，光线变弱，光敏元件无法感应即 不会发出脉冲信号。在一定时间内 对信号计数便可测出转轴的转速值
2.转速传感器的定义、分类
3 各种转速传感器的简介
5）变磁阻式 变磁阻式传感器。变磁阻式传感器的三种 基本类型，电感转速传感器、变压器式传感器 和电涡流式传感器都可制成转速传感器。 电感式转速传感器应用较广，它利用磁通变化 而产生感应电势，其电势大小取决于磁通变化 的速率。这类传感器按结构不同又分为开磁路 式和闭磁路式两种。开磁路式转速传感器结构 比较简单，输出信号较小，不宜在振动剧烈的 场合使用。闭磁路式转速传感器由装在转轴上 的外齿轮、内齿轮、线圈和永久磁铁构成。内 、外齿轮有相同的齿数。当转轴连接到被测轴 上一起转动时，由于内、外齿轮的相对运动， 产生磁阻变化，在线圈中产生交流感应电势。 测出电势的大小便可测出相应转速值。
四、光电式编码器的应用
转速测量：转速可由编码器发出的脉冲 频率或周期来测量。 1)脉冲频率法测转速
利用脉冲频率测量是在给定的时间内对编码器发出的脉冲计数。 在给定时间t内，使门电路选通，编码器输出脉冲允许进入计数器计 数，这样，可计算出时间t内编码器的平均转速。
n
N 1( pulse) / t N 1 N 1 60 (r / s ) (r / min) N ( pulse/ r ) Nt N t

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？。

➢如果是P型半导体，载流子是空穴，若空穴浓度为p，同理 可得UH＝IB/ped。
➢因RH＝ρμ（其中ρ为材料电阻率；μ为载流子迁移率， μ=v/E，即单位电场强度作用下载流子的平均速度），一 般电子迁移率大于空穴迁移率，因此霍尔元件多用N型半 导体材料。
➢霍尔元件越薄（即d越小），kH就越大，所以通常霍尔元 件都较薄。薄膜霍尔元件厚度只有1μm左右。
一般频响范围：10Hz~2kHz。
（二）变磁通式
又称为变磁阻磁电感应式传感器，常用来测量旋转物体的 角速度。结构原理如下图。
1、开磁路变磁通式
工作原理：线圈3和磁铁5静止不动，测量齿轮2（导磁材 料制成）安装在被测旋转体1上，随之一起转动，每转过一 个齿，它与软铁4之间构成的磁路磁阻变化一次，磁通也就 变化一次，线圈3中产生的感应电动势的变化频率等于测量 齿轮2上齿轮的齿数和转速的乘积。
（三）磁电感应式扭矩仪（变磁通式）
1、结构组成：
转子（包括线圈）固定在传感器轴上，定子（永久磁铁） 固定在传感器外壳上。转子、定子上都有一一对应的齿和 槽。
2、测量原理：
➢测量扭矩时，需用两个传感器，将它们的转轴（包括线圈 和转子）分别固定在被测轴的两端，它们的外壳固定不动。
➢安装时，一个传感器的定子齿与其转子齿相对，另一个传 感器的定子槽与其转子齿相对。
定义：通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转 速）转换成电信号的一种传感器。
分类： 磁电感应式传感器； 霍尔式传感器； 磁栅式传感器。
第一节 磁电感应式传感器
▪ 磁电感应式传感器简称感应式传感器，也称为电动 式传感器。它是利用导体和磁场发生相对运动而在 导体两端输出感应电动势的。它是一种机-电能量 变换型传感器。
在这种结构中，也可以用齿轮代替椭圆形测量轮2，软铁 （极掌）4制成内齿轮形式，这时输出信号频率为f=nZ/60， 其中Z为测量齿轮的齿数。

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。

磁电式转速传感器工作原理
磁电式转速传感器的工作原理是基于磁感应定律和磁敏电阻的特性。

当磁场发生器旋转时，会产生一个旋转的磁场。

磁敏传感器放置在磁场发
生器附近，磁感应线圈内的磁阻会随着磁场变化而变化。

磁敏传感器通过
测量磁感应线圈的电阻值来确定磁场的变化，从而确定转速。

具体来说，磁感应线圈的电阻值与磁感应强度之间存在一定的关系。

当磁感应强度变化时，磁感应线圈的电阻值也会变化。

利用这个原理，通
过测量电阻值的变化就可以确定磁场的变化，从而确定转速。

磁电式转速传感器中的磁感应线圈采用磁敏电阻（MR）或磁敏电容（MC）等材料制成。

这些材料具有磁阻或电阻随磁场变化而发生变化的特性。

当磁感应强度变化时，磁敏电阻或磁敏电容的阻值或容值也会发生变化。

信号处理电路通过测量磁敏元件的电阻或电容值来得到转速信号。

为了保证传感器的稳定性和精度，磁电式转速传感器通常采用差比测
量方法。

差比测量方法是指将待测信号与参考信号进行比较，从而得到差值。

在磁电式转速传感器中，信号处理电路会采集磁敏元件的电阻或电容值，与一个参考信号进行比较，得到差值。

根据差值的大小，可以确定转
速的大小。

总结起来，磁电式转速传感器的工作原理是利用磁感应线圈的电阻或
电容随磁场变化而变化的特性，通过测量磁感应元件的电阻或电容值来确
定转速。

它适用于广泛的应用领域，如汽车制造、风力发电、机械加工等。

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。

《传感器原理及应用》期中论文题目：浅谈变磁阻式传感器的原理及应用摘要随着信息时代的到来，信息技术对社会发展、科学进步起到了决定性的作用。

信息技术的基础包括信息采集、信息传输与信息处理，而信息的采集离不开传感器技术。

近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。

作为新型传感器的一种——变磁阻式传感器，对其深入研究也就更加愈加重要。

本文磁阻式传感器的基本概念入手，着重讨论了电感式、变压器式和电涡流式三种传感器的工作原理、输出特性、测量电路及其在生活中的实际应用。

旨在帮助我们利用传感器知识更好的改善生活，提高生活质量，从而促进社会进步。

关键词：变磁阻式传感器电感式变压器式电涡流式原理应用AbstractWith the advent of the information age, information technology played a decisive role on social development, scientific progress.The foundation of information technology includes information collection,information transmission and information processing,and information collection cannot ignore the sensor technology. In recent years, the sensor is in the stage of development from traditional to new. Magnetic resistance sensor as a kind of new type of sensor, the research of it is becoming more and more important. This paper started with the basic concept of magnetic resistance sensor,and discussed the inductive, transformer and the eddy current type of the sensor's working principle,output characteristics,measurement circuit and the actual application in the ing sensors aimed at helping us improve life,also to promote social progress.Keywords：magnetic resistance sensor; inductive; transformer; eddy current type; working principle application1.变磁阻式传感器1.1变磁阻式传感器定义变磁阻式传感器，利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的传感器。

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。

传感器总结力：压电(动、静) 、应变(动、静)（1Mn~10^8N）、电容式差压（微小压力、压强0—0.75Pa）位移：电涡流（0—5mm）、电感（三段式：小位移；二段式：大位移）、电容速度：磁电式加速度：压电（0—2000g、测频：1—22KHz）、应变、压阻扭矩：磁电式（测扭转角）、应变（测切应力）转速：电涡流、霍尔、磁电式（不能测低转速）振动：电涡流（位移）、磁电式（速度）、压电（加速度）电阻式应变（应变/压阻效应）：力、力矩、压力、位移应用:应变式力/压力/扭矩传感器热电阻：温度电位计：线、角位移应用：电位计式压力传感器电容（差动式结构）：变极距：微加速度（振动）、电容式差压（微小压差）变面积：微加速度（振动）、大位移（容栅式）变介电常数：液位高度应用：电容式差压、电容式微加速度、容栅式位移传感器电感：自感（变磁阻：1变隙式灵敏度高、2变面积）：小位移、速度、互感（差动变压器）：位移（接触式）电涡流(非接触式)：位移、厚度、振动、表面温度、材料损伤、转速应用：自感型压力传感器、互感型轴向电感测微计（接触、工件外形尺寸）、电涡流电阻、电容、电感可测静态、准静态压电式（静、动）：力、力矩、加速度（0—2000g、测频：1—22KHz）【分剪切式（测高频振动）、弯曲式（测低频）】、振动应用：压电式压力传感器、压电加速度计磁电式：速度、转速（不能测低转速）、扭矩分动圈式：振动速度、相对运动速度变磁阻式：角速度、转轴速度应用：磁电式速度、转速、扭矩传感器光电式：旋转机械转速测量、光电耦合器件应用：光电式转速传感器、光电耦合器（光电隔离器、光电开关）、表面粗糙度光电传感器、透射式光电测孔传感器（工件孔径、狭缝宽度）固态图像：霍尔传感器：转速（单位时间内脉冲数）、损伤检测。

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。

图3.15 等效电路
图3.16 等效电路
3.3.1 电涡流传感器的工作原理 金属导体被置于变化着的磁场中，或在磁场中运动，导体内就会产生感应电流，该感应电流被称为电涡流或涡流，这种现象被称为涡流效应。 一般地，线圈电感量的变化与导体的电导率、磁导率、几何形状，线圈的几何参数、激励电流频率，以及线圈与被测导体之间的距离有关。如果控制上述参数中的一个参数改变，而其余参数恒定不变，则电感量就成为此参数的单值函数。如只改变线圈与金属导体间的距离，则电感量的变化即可反映出这二者之间的距离大小变化。
图3.22 调频式测量电路
图3.23 电桥法原理图
3.4 变磁阻式传感器的应用
3.4.1 自感式传感器的应用 1．压力测量 2．位移测量
图3.26 差动变压器式加速度传感器原理图
1—罩壳；2—差动变压器；3—插头；4—膜盒；5—接头；6—衔铁 图3.27 差动变压器式压力传感器原理图
3.4.3 电涡流式传感器的应用 1．测位移
图3.29 主轴轴向位移测量原理图
图3.29 主轴轴向位移测量原理图
图3.11 变间隙式
3.2.3 测量电路 1．差动整流电路 图3.12所示为典型的差动全波整流电压输出电路。这种电路把差动变压器的两个次级输出电压分别全波整流，然后将整流电压的差值作为输出，电阻R0用于调整零点残余电压。 图3.13所示为差动全波整流电压输出波形。
图3.18 高频反射式电涡流传感器
图3.19 低频透射式电涡流传感器
3.3.3 测量电路 1．载波频率改变的调幅调频式 测量电路由3个部分组成：电容三点式振荡器、检波器和射极跟随器。
图3.20 调频调幅式测量电路
2．调频式测量电路 3．电桥电路

第3章 变磁阻式传感器
图3.4 电阻平衡臂电桥电路
图3.5 变压器式交流电桥测量电路
3．调幅电路 当传感器线圈电 量变化时，谐振曲线 将左右移动，工作点 就在同一频率的纵坐 标直线上移动（如移 至B点），于是输出 电压的幅值就发生相 应的变化。 4．调频电路 调频电路的基本 原理是传感器电感L 变化将引起输出电压 频率的变化。
第3章 变磁阻式传感器
当 u2 与 u0 同处于负半周时， VD1 、 VD4 导通， VD2 、 VD3 截止，同样有两 条电流通路，等效电路如图3.16所示。电流通路1为 u01 →RL→ u21 → u21 →A→R→VD1→C→ u01 电流通路2为 u02 →D→R→VD4→A→ u21 → u21→RL→ u02
波形。
图3.12 差动整流电路图
第3章 变磁阻式传感器
图3.13 差动整流波形
2．相敏检波电路
图3.14 二极管相敏检波电路
u0处于正半周时，VD2、VD3导通，VD1、VD4截止，形成两条电流 通路，等效电路如图3.15所示。电流通路1为 u01 →C→VD2→B→ u22 → u22 →RL→ u01 电流通路2为 u u u02 u →RL→ 22 → 22 →B→VD3→D→ 02
交变磁场的频率f 越高，电涡流的渗透深度就越浅， 趋肤效应越严重。可以利用趋肤效应来控制非电量的 检测深度。
第3章 变磁阻式传感器
圆形导线中的电缆电流趋肤效应示意图
a）直流电流时的均匀分布 b）中频电流时中心部位电密度减小 c）高频电流时，电流线趋向表面分布
第3章 变磁阻式传感器
YD9800系列电涡流位移传感器特性
图3.24 变间隙式差动电 感压力传感器