比较磁电式光电式编码器三种转速传感器测量原理及特点

电动车转速测量的原理电机转速测量方法有哪些1、测速发电机测速定义：利用直流发电机输出电压与转速成正比的原理，在被测电动机轴上安装一台小型直流发电机即测速发电机，根据测速发电机的输出电压，间接地获得被测电动机的稳态转速和转速变化规律。

原理：电机转动带动测速发电机转动，测速发电机的转子切割磁力线产生感应电动势，速度越高，感应电动势越大。

特点：动态响应较慢。

使用范围：只能用于电机稳态测量或缓变过程的测量，在电机转速较低时不能使用，因为测速发电机会进入非线性区而产生较大误差。

2、光电数字测速定义：通过转速传感器将光信号变为与转速有关的电信号，从而测量电机转速的一种方法。

转速传感器主要有光电码盘或光栅，它们都能产生与速度相关的脉冲式电信号。

原理：电机带动编码器转动发出高速脉冲，速度越高，脉冲频率越快。

特点：光栅分辨率很高，能够达到较高的测量精度。

测量方式：a、测频法：通过测量标准单位时间内与转速成正比的脉冲数来测定转速，适合于转速较髙时的测量。

b、测周法：通过测量产生一个电脉冲信号(即电机转过固定的角位移）所需要的时间来测定转速，适合于低转速测量。

3、磁电转速传感器测速定义：以磁电感应为基本原理来实现转速测量，属于非接触式转速测量仪表。

原理：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，转速越快输出的电压也就越大。

特点：抗干扰性很强，输出的信号强，测量范围广。

优点：a、工作维护成本较低，运行过程无需供电；b、运转不需要机械动作，无需润滑；c、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。

使用范围：可用于表面有缝隙的物体转速测量，有很好的抗干扰性能，能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作。

注意：被测电机的转速范围不能超过磁电转速传感器的测速范围，一旦超过测速范围，磁路耗损会过大，使得输出电动势饱和甚至锐减，测量结果不准确。

常见转速传感器工作原理及特性分析作者：李俊来源：《科技风》2018年第21期摘要：转速信号是旋转运动系统中需要测量的重要信号之一，通过各种传感器来检测其大小。

本文主要介绍电磁式、霍尔式和光电式转速传感器的工作原理及其各自的特点。

关键词：传感器；转速；电压传感器是将自然界中的各种物理量转化为电量的装置，如温度、湿度、重量、转速、光照等等。

其中可将旋转物体的转速转换成电量输出的传感器就是转速传感器。

常见应用即风力发电机轴转动速度的测量、在数控机床上监控工件加工的速度确保工件的精密加工、钢管涂装转速的监控来保证喷漆的均匀、汽车ABS系统在制动过程中可自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效果等。

常见的测转速的传感器按工作原理分有电磁式、霍尔式和光电式。

一、电磁式转速传感器（1）电磁式转速传感器的工作原理是利用法拉第电磁感应原理磁通量变化可以产生感应电动势，其产生的电压大小和被测对象转速有关，在电磁式转速传感器的测量范围内，被测物体的转速越快输出电压也就越大，输出电压和转速成正比。

（2）电磁式转速传感器特点：第一抗干扰能力强，可在一些特殊环境下工作如烟雾、油气和水汽等。

第二输出信号强，测量范围广，可测量齿轮、曲轴、轮辐和表面有缝隙的转动体。

第三由于运行过程靠磁电感应测量无需供电，工作维护成本降低。

第四电磁式转速传感器结构紧凑、体积小、安装方便。

二、霍尔转速传感器（1）霍尔转速传感器的工作原理是霍尔效应，即把霍尔元件放在磁感应强度为B的磁场中其方向垂直霍尔元件，电流I通过霍尔元件，就会在垂直与电流和磁场的方向上产生霍尔电动势EH，EH=KHIB所以转动的金属器件如金属齿轮、齿条等通过霍尔传感器的磁场时电势会发生变化，具体当运动部件穿过磁力线较为分散的区域时，磁场相对较弱霍尔电势就小。

而穿过磁力线较为密集的区域，磁场就相对较强电势就大。

通过测量电势就可以得到被测量的转速值，下图即为霍尔转速传感器工作结构图。

比较磁电式光电式编码器三种转速传感器测量原理及特点一、前言转速传感器是测量机械设备旋转速度的重要工具，广泛应用于各种机械设备中。

磁电式光电式编码器和霍尔式编码器是常见的转速传感器，本文将分别介绍这三种传感器的测量原理及特点。

二、磁电式编码器1. 原理磁电式编码器是一种基于磁性材料的转速传感器。

其原理是通过在旋转轴上安装一个磁性码盘，当旋转轴旋转时，磁性码盘上的磁极会在传感器内部产生变化。

这个变化会被传感器内部的线圈接收到，并转换成一个模拟信号输出。

2. 特点（1）高分辨率：由于采用了高精度的磁性码盘和线圈，因此可以实现高分辨率的测量。

（2）高精度：由于采用了高精度的材料和制造工艺，因此可以实现高精度的测量。

（3）适用范围广：由于可以根据不同需求定制不同类型和规格的磁性码盘和线圈，因此适用范围广。

三、光电式编码器1. 原理光电式编码器是一种基于光学原理的转速传感器。

其原理是通过在旋转轴上安装一个透明的码盘和一组发光二极管和接收二极管，当旋转轴旋转时，码盘上的透明窗口会使得发射的光线被接收二极管接收到，从而产生一个模拟信号输出。

2. 特点（1）高分辨率：由于采用了高精度的透明码盘和发射接收元件，因此可以实现高分辨率的测量。

（2）高精度：由于采用了高精度的材料和制造工艺，因此可以实现高精度的测量。

（3）适用范围广：由于可以根据不同需求定制不同类型和规格的透明码盘和发射接收元件，因此适用范围广。

四、霍尔式编码器1. 原理霍尔式编码器是一种基于霍尔效应的转速传感器。

其原理是通过在旋转轴上安装一个磁性码盘和一组霍尔元件，当旋转轴旋转时，磁性码盘上的磁极会使得霍尔元件产生电压变化，从而产生一个模拟信号输出。

2. 特点（1）结构简单：由于采用了霍尔元件，因此结构简单。

（2）易于制造：由于采用了简单的材料和制造工艺，因此易于制造。

（3）适用范围广：由于可以根据不同需求定制不同类型和规格的磁性码盘和霍尔元件，因此适用范围广。

光电式转速传感器的原理光电式转速传感器是一种通过光电效应原理来测量物体转速的传感器。

它由发光器和接收器组成，发光器发射脉冲光束，经过旋转物体反射，最终由接收器接收。

光电式转速传感器的原理主要是利用发光二极管（LED）发射的光束，经过物体反射后，再由光敏电阻器（光敏电阻器具有对光强变化敏感的特性）接收，从而实现通过光的变化来测量物体转速的功能。

具体来说，以下是光电式转速传感器的工作原理。

首先，光电式转速传感器中的发光器会发射出脉冲光束。

该光束照射到旋转物体上，然后被反射回传感器。

其次，接收器中的光敏电阻器会根据光强的变化而产生电压信号。

这个电压信号的数量和变化频率与物体的转速有关。

最后，这个电压信号会被转换成数字信号，然后通过输出接口传递给上位机或者其他控制系统进行相应的处理。

在实际应用中，光电式转速传感器通常需要配合目标标记来使用，目标标记是固定在旋转物体上的一块特殊材料。

目标标记正常情况下是高反射的，而在标记上有一些带有特殊颜色或纹理的区域，这些区域会出现在旋转物体通过光电式转速传感器时。

当光束照射到这些特殊区域时，反射光的强度会发生明显的变化，从而使光敏电阻器产生电流的变化。

通过测量光敏电阻器的电流变化，可以确定旋转物体的转速。

因为光敏电阻器对光强具有很高的敏感性，所以即使在光强非常低的情况下，光电式转速传感器也能够正常工作。

而且，由于传感器通过光信号进行测量和传输，所以不会受到电磁干扰的影响。

总之，光电式转速传感器利用光电效应原理来测量物体转速。

通过发射脉冲光束、接收旋转物体反射的光束，并通过光敏电阻器测量电流变化，最终实现对转速的测量。

这种传感器具有精度高、可靠性好、抗干扰能力强等优势，在工业生产中有着广泛的应用。

磁电式转速传感器的原理
磁电式转速传感器是一种常用于测量旋转机械设备转速的传感器。

它利用磁场和电信号的相互作用原理，将机械转速转化为电信号输出，从而实现对转速的准确监测和控制。

磁电式转速传感器的工作原理主要是基于霍尔效应和磁致伸缩效应。

在传感器内部，通常包含一个磁铁和一个霍尔元件。

当机械设备旋转时，磁铁会随之旋转，产生一个磁场。

而霍尔元件则可以检测到这个磁场的变化，进而产生相应的电压信号输出。

具体来说，当磁铁旋转时，磁场的变化会使得霍尔元件内部的电荷分布发生改变，从而引起霍尔元件两侧产生不同电势差，即霍尔电压。

通过测量霍尔电压的大小，就可以确定机械设备的转速。

此外，磁电式转速传感器还可以通过磁致伸缩效应实现对转速的测量。

当机械设备旋转时，磁铁会使传感器内部的磁致伸缩材料发生形变，从而改变传感器的电阻值，进而产生电信号输出。

磁电式转速传感器具有灵敏度高、响应速度快、精度高等优点，广泛应用于汽车、船舶、飞机、工业生产等领域。

它可以实现对转速的实时监测，从而确保设备运行的安全稳定性。

此外，磁电式转速传感器还可以与其他控制系统集成，实现对设备转速的自动调节和控制，提高生产效率和质量。

总的来说，磁电式转速传感器通过利用磁场和电信号的相互作用原
理，将机械设备的转速转化为电信号输出，实现对转速的准确监测和控制。

它在工业生产和机械设备领域具有重要的应用意义，为提高生产效率和保障设备安全运行发挥着重要作用。

编码器工作原理,光电编码器的工作原理分析关键字：编码器工作原理,光电编码器的工作原理分析编码器工作原理绝对脉冲编码器:APC增量脉冲编码器:SPC两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件.旋转编码器是用来测量转速的装置。

它分为单路输出和双路输出两种。

技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。

单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。

增量型编码器与绝对型编码器的区分编码器如以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。

增量型编码器(旋转型)工作原理:由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。

分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。

信号输出:信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。

信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。

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）。

各类传感器测速性能比较实验一、实验目的比较各类传感器对测速实验的性能差异。

二、实验要求通过实验二十（霍尔测速实验）、实验二十一（磁电式传感器测速实验）、实验二十八（电涡流传感器测转速实验）、实验三十一（光纤传感器测速实验）以及实验三十二（光电转速传感器的转速测量实验），获得实验数据，进而对实验数据进行比较，获得各传感器测速的性能。

三、基本原理（一）霍尔测速实验：利用霍尔效应表达式UH = KHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周，磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速（转速=60*频率/12）。

（二）磁电式传感器测速实验：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：发生变化，因此当转盘上嵌入N 个磁钢时，每转一周线圈感应电势产生N次变化，通过放大、整形和计数等电路即可测量转速。

（三）电涡流传感器测转速实验：利用电涡流的位移传感器及其位移特性，当被测转轴的端面或径向有明显的位移变化（齿轮、凸台）时，就可以得到相应的电压变化量，再配上相应电路测量转轴转速。

本实验请实验人员自己利用电涡流传感器和转动源、数显单元组建。

（四）光纤传感器测速实验：利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲，经电路处理即可测量转速。

（五）光电转速传感器的转速测量实验：光电式转速传感器有反射型和直射型两种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源在转盘上反射后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。

四、主要器件及单元霍尔式传感器、磁电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感器、直流源±15V、转速调节2~24V，转动源模块、光纤传感器实验模块、+5V直流电源、转动源单元及转速调节2-24V、数显转速/频率表。