中科大转速传感器介绍课件

转速传感器介绍霍尔式转速传感器霍尔式转速传感器属于霍尔式传感器，是利用霍尔效应的原理制成的。霍尔效应是指在一个矩形半导体薄片上有一电流通过，此时如有一磁场也作用于该半导体材料上，则在垂直于电流方向的半导体两端，会产生一个很小的电压，该电压就称为霍尔电压。当磁性材料制成的传感器转子上的凸齿交替经过永久磁铁的空隙时，就会有一个变化的磁场作用于霍尔元件（半导体材料）上，使霍尔电压产生脉冲信号。根据所产生的脉冲数目即可检测转速。

图6-1霍尔效应与霍尔元件

（a）霍尔效应（b）霍尔元件结构（c）图形符号（d）外形原理：

霍尔式传感器是利用霍尔效应使位移带动霍尔元件在磁场中运动产生霍尔电势，即把位移信号转换成电势变化信号的传感器。霍尔效应

当输入端加电流I，并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向上将产生一电势UH，这个电势就是霍尔电势，这种现象就是霍尔效应。

霍尔效应的原因:任何带电质点在磁场中沿着和磁力线垂直方向运动时，会受到磁场力

如果v和B之间有夹角，那么要乘上sin

，用向量表示即为Fl的方向用右螺旋决定，指向由v经小于1800的角转向B，这个Fl就是洛仑兹力，对于正电荷Fl在v

B的方向上，至于负电荷，则所受的力的方向正好相反。霍尔电势方向判别：P型材料：N型材料：左手定则：四指——指向电流

B——穿过手心大拇指——指向的是力的方向霍尔电势：霍尔式传感器的应用：

根据霍尔电势的表达式，其应用可用于下述三个方面：控制电流I不变，传感器处于非均匀磁场中，UHB

。可进行磁场、位移、角度、转速、加速度等测量。

磁场不变，即B不变，UHI。

故凡能转换成电流变化的各量均能测量。

I、B均变化，UHI·B。可用于乘法、功率等方面的计算与测量。霍尔式微压、压力传感器

霍尔式加速度传感器

霍尔式机械振动传感器

4、霍尔式转速传感器

总结原始输入量变换原理物理现象能量关系输出量I和B霍尔效应物性型控制型霍尔电势变磁阻式转速传感器属于变磁阻式传感器三种基本类型：电感式、变压器式和电涡流式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（图4a）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（图4b）。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。

变磁阻式传感器工作原理及分类

工作原理：将被测对象的微小变化(

x)

电感的变化

(

L)传感器运动部分与衔铁相连，测物理量时，运动部分位移

衔铁位移

气隙厚度

变化

线圈自感系数L变化

分类：

电感式、变压器式和电涡流式一、电感式传感器

电感式传感器最基本原理是电磁感应原理。被测物理量的变化传感器自感系数L互感系数M的变化电路位移振动压力流量比重转速电压电流电感式传感器分类变磁阻式传感器—自感型差动变压器式传感器—互感型涡流式传感器—自感型和互感型都有高频反射式—自感型低频透射式—互感型电感传感器的三种型式

气隙变化型—变气隙的间隙

(a)面积变化型—变气隙的截面积S(b)螺管型—变衔铁与线圈重合长度

(c)电感传感器的三种型式比较若

很小，且不考虑磁路铁损，则

根据电工学：线圈中的电感量li

各导磁体长度

空气隙间隙i

各导磁体相对导磁率

0

空气隙导磁系数Si

各导磁体截面积S

空气隙截面积因为

铁芯、

衔铁>>

气隙，所以，R铁芯+R衔铁<<R气隙

差动型式：

为了增加灵敏度，改善线性，往往做成差动式的。差动优点：（1）.大大的改善了线性，减小线性误差；（2）.使灵敏度提高一倍。二、差动变压器式传感器

互感原理：

差动变压器本身是变压器，，利用的是互感原理，所以也称互感传感器。互感现象：线圈N1输入电流i1，

N2产生感应电势e12

工作原理：e1

初级线圈的激励电压

L2a、L2b

次级线圈的电感

R、L1

初级线圈的电阻和电感R2a、R2b

次级线圈的电阻

Ma、Mb

初级与次级线圈的互感系数N1

初级线圈的匝数

N21、N22

次级线圈的匝数原理推导一在初级线圈中

次级线圈中的感应电势

感应电势的有效值原理推导二

初始位置，衔铁处于中间位置

当衔铁上升

L

当衔铁下降

LE2与E2a同相

E2与E2b同相

输出特性：

从理论上讲，在衔铁处于中间位置时输出电压应为零，但实际存在零点残余电压，它由这样一些因素引起：两个次级线圈不对称初级线圈铜耗电阻的存在导磁体靠近的安装位置、铁芯长度等激磁频率的高低铁磁材质不均匀线圈间存在分布电容主要应用：1、压力测量2、加速度测量3、液面高度测量涡流

成块的金属物体置于变化着的磁场中，或者在磁场中运动时，在金属导体中会感应出一圈圈自相闭合的电流，这就是涡流。

高频反射式涡流传感器—自感型低频透射式涡流传感器—互感型根据激励频率不同分为三、涡流式传感器

一、高频反射式涡流传感器

线圈上通交变高频电流线圈产生高频交变磁场产生高频交变涡流涡流产生反磁场阻碍线圈电流交换作用等效于L或阻抗的改变二、低频透射式涡流传感器

U

L1

同频交变电流

产生一交变磁场

磁力线切割M

产生涡流i

到达L2的磁力线减少（无M时磁力线直接贯穿L2）

E的下降

三、涡流传感器的结构及特性

四、涡流传感器的应用

位移x的变化

电量的变化可做成位移、振幅、厚度等传感器电导率

的变化

电量的变化可做成表面温度、电解质浓度、材质判别等磁导率

的变化

电量的变化可做成应力、硬度等传感器x、

、

的综合影响可做成材料探伤装置

1、位移测量

涡流位移计

2、振幅测量

涡流振幅计

3、厚度测量4、转速测量

涡流转速计

5、涡流探伤仪

探测金属材料的表面裂纹、热处理裂纹及焊缝裂纹

6、温度测量

=0[1+(t-t0)]

保持其它条件不变，则t变化

变化

输出电压变化

可测钢材压延时压滚温度，液、气态介质温度，且测温时有一个很大的特点是热惯性小（约0.001s），动态响应好，能做快速测温工作。总结传感元件或传感器原始输入量变换原理物理现象能量关系输出量变磁阻式位移电磁感应结构型控制型自感系数差动变压器式位移电磁感应结构型控制型互感系数涡流式位移、厚度、电阻率磁导率涡流效应结构型控制型涡流请在此处添加要讲述的酸的名称

——请在此处添加此种酸的别称请在此