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《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。
一、霍尔传感器的工作原理1. 霍尔传感器是一种利用霍尔效应进行测量的传感器，霍尔效应是由美国物理学家爱德华·霍尔于1879年发现的一种物理效应。
2. 霍尔传感器是通过将电流传导材料置于磁场中，利用霍尔效应产生一个电压信号来检测磁场强度的传感器。
当传导材料中有电流通过时，磁场会使电子受到偏转，从而在传感器输出端产生一个电压信号。
3. 霍尔传感器的工作原理可以简单理解为磁场引起电子偏转产生电压信号，从而实现对磁场的检测。
二、磁敏电阻的工作原理1. 磁敏电阻是一种磁场敏感的电阻，其阻值会随着外加磁场的变化而发生变化。
2. 磁敏电阻的工作原理是基于磁阻效应，当磁敏电阻处于外加磁场中时，其晶格结构或磁性材料会发生变化，从而导致电阻值发生变化。
3. 一般来说，磁敏电阻是由氧化铁、氧化镍等磁性材料制成，当外加磁场改变了这些材料的磁矩方向时，电阻值会发生相应的变化。
4. 磁敏电阻的工作原理可简单理解为外加磁场改变磁性材料的磁矩方向，从而导致电阻值发生变化。
三、霍尔传感器与磁敏电阻的对比1. 原理差异：霍尔传感器是利用霍尔效应来测量磁场强度的传感器，而磁敏电阻是利用磁阻效应来测量外加磁场的变化的传感器。
2. 灵敏度：通常情况下，霍尔传感器的灵敏度要高于磁敏电阻，因为霍尔传感器是直接测量磁场强度，而磁敏电阻是间接测量外加磁场的变化。
3. 响应速度：由于霍尔传感器是通过电子受到磁场影响产生电压信号来检测磁场强度，因此其响应速度一般要快于磁敏电阻。
4. 成本：通常来说，磁敏电阻的制造成本要低于霍尔传感器，因为磁敏电阻一般采用的是一些常见的磁性材料，而霍尔传感器需要一定的电子元件来实现。
5. 应用范围：霍尔传感器和磁敏电阻在应用范围上略有不同，霍尔传感器适用于需要精确测量磁场强度的场合，而磁敏电阻适用于对外加磁场变化敏感的场合。
四、结论根据上述分析，霍尔传感器和磁敏电阻的工作原理、性能特点以及应用范围都有所不同。
第一章 思考题与习题1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？答：输入量为常量或变化很慢情况下，输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。
它的性能指标有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差（静态测量不确定性或精度）.2、传感器动特性取决于什么因素？答：传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量，对于不同的组成环节(接触环节、模拟环节、数字环节等）和不同形式的输入量(正弦、阶跃、脉冲等)其动特性和性能指标不同。
3、某传感器给定相对误差为2％FS ，满度值输出为50mV ，求可能出现的最大误差δ（以mV 计）.当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。
并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。
已知：FS %2=γ， mV y FS 50=；求:δm =？解：∵ %100⨯=FS my δγ； ∴ mV y FS m 1%100=⨯•=γδ若: FS FS y y 211= 则: %4%100251%1001=⨯=⨯=FS m y δγ 若： FS FS y y 812=则: %16%10025.61%1002=⨯=⨯=FS m y δγ 由此说明，在测量时一般被测量接近量程（一般为量程的2/3以上)，测得的值误差小一些。
4、有一个传感器，其微分方程为x y dt dy 15.03/30=+，其中y 为输出电压(mV ）,x 为输入温度(0C ），试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。
已知：x y dt dy 15.03/30=+；求：τ=？，k =？解:将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为：x y dt dy 05.0/10=+与一阶传感器的标准方程：kx y dt dy =+τ 比较有： ⎩⎨⎧==)/(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz ，阻尼比ξ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3％，试确定该传感器的工作频率范围。
磁电式传感器结构图分析各种磁电式传感器介绍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。
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。
磁电式传感器的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；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。
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）。
汽车常用传感器的介绍一、曲轴位置传感器（crankshaft position sensor 简写CPS）1、作用：检测发动机转速，因此又称为转速传感器;检测活塞上止点位置，故也称为上止点传感器，包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号.曲轴位置传感器一般安装于曲轴皮带轮或链轮侧面,有的安装于凸轮轴前端。
现在常用的曲轴位置传感器重要分为三类，磁电式的、霍尔式的、光电式的。
2、检测方法:（1)磁电式的和霍尔式的都要先检查传感器到靶轮之间的间隙。
（2）磁电式的可以用电阻表检测它的电阻,阻值一般在几百到一千多欧之间，视车型而定。
也可以起动发动机测量它的电压，电压应该随着发动机转速的升高而升高。
(3）霍尔式的可以先测其是否有供电电压（注意：测量时要打开电门）,然后测量传感器的接地。
霍尔式曲轴位置传感器有三根线，一根是供电线(提供参考电压）,一根是接地线，还有一根就是信号线;传感器工作时,信号线会输出方波信号,方波的幅值接近参考电压,方波的底部接近0V，发动机的转速越高方波的频率就会越大。
二、节气门位置传感器（Throttle Position Sensor,简写TPS）1、作用:节气门由驾驶员通过加速踏板来操纵，以改变发动机的进气量，从而控制发动机的运转。
不同的节气门开度标志着发动机的不同运转工况。
为了使喷油量满足不同工况的要求，电子控制汽油喷射系统在节气门体上装有节气门位置传感器。
它可以将节气门的开度转换成电信号输送给ECU,作为ECU判定发动机运转工况的依据.节气门位置传感器有开关量输出型和线性可变电阻输出型两种。
2、检测方法：（1）开关量输出型节气门位置传感器的检测开关量输出型节气门位置传感器又称为节气门开关.它有两副触点,分别为怠速触点(IDL）和全负荷触点（PSW）。
，由一个和节气门同轴的凸轮控制两开关触点的开启和闭合。
当节气门处于全关闭的位置时,怠速触点IDL闭合，ECU根据怠速开关的闭合信号判定发动机处于怠速工况，从而按怠速工况的要求控制喷油量；当节气门打开时，怠速触点打开，ECU根据这一信号进行从怠速到小负荷的过渡工况的喷油控制；全负荷触点在节气门由全闭位置到中小开度范围内一直处于开启状态，当节气门打开至一定角度（丰田1G-EU车为55°）的位置时,全负荷触点开始闭合,向ECU送出发动机处于全负荷运转工况的信号，ECU根据此信号进行全负荷加浓控制。
车速传感器车速传感器检测电控汽车的车速，控制电脑用这个输入信号来控制发动机怠速，自动变速器的变扭器锁止，自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等其它功能。
车速传感器的输出信号可以是磁电式交流信号，也可以是霍尔式数字信号或者是光电式数字信号，车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内，车速传感器信号线通常装在屏蔽的外套内，这是为了消除有高压电火线及车载电话或其他电子设备产生的电磁及射频干扰，用于保证电子通讯不产生中断，防止造成驾驶性能变差或其他问题，在汽车上磁电式及光电式传感器是应用最多的两种车速传感器，在欧洲、北美和亚洲的各种汽车上比较广泛采用磁电式传感器来进行车速(VSS)、曲轴转角(CKP)和凸轮轴转角(CMP)的控制，同时还可以用它来感受其它转动部位的速度和位置信号等，例如压缩机离合器等。
1)磁电式车速传感器磁电式车速传感器是一个模拟交流信号发生器，它们产生交变电流信号，通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。
这两个线圈接线柱是传感器输出的端子，当由铁质制成的环状翼轮(有时称为磁组轮)转动经过传感器时，线圈里将产生交流电压信号。
磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的。
输出信号的振幅(峰对峰电压)与磁组轮的转速成正比(车速)，信号的频率大小表现于磁组轮的转速大小。
传感器磁芯与磁组轮间的气隙大小对传感器的输入信号的幅度影响极大，如果在磁组轮上去掉一个或多个齿就可以产生同步脉冲来确定上止点的位置。
这会引起输出信号频率的改变，而在齿减少时输出信号幅度也会改变，发动机控制电脑或点火模块正是靠这个同步脉冲信号来确定触发电火时间或燃油喷射时刻的。
测试步骤可以将系统驱动轮顶起，来模拟行驶时的条件，也可以将汽车示波器的测试线加长，在行驶中进行测试。
波形结果车轮转动后，波形信号在示波器显示中心处的零伏平线上开始上下跳动，并随着车速的提高跳动越来越高。
波形显示与例子十分相似，这个波形是在大约30英里/小时的速度下记录的，它又不像交流信号波形，车速传感器产生的波形与曲轴和凸轮轴传感器的波形的形状特征十分相似的。
