XS12JK-4P/Y 磁性轉(zhuǎn)速傳感器

XS12JK-4P/Y 磁性轉(zhuǎn)速傳感器

轉(zhuǎn)速傳感器由磁敏電阻作感到元件，是新型的轉(zhuǎn)速傳感器。中央部件是采用磁敏電阻動(dòng)作檢測(cè)的元件，再經(jīng)歷全新的信號(hào)打點(diǎn)電途令噪聲消重，效力更完備。通過與其它類型齒轉(zhuǎn)速傳感器的輸出波形比照，所測(cè)到轉(zhuǎn)速的偏差極小以及線性個(gè)性具有很好的類似性.感到對(duì)象為磁性資料或?qū)Т刨Y料，如磁鋼、鐵和電工鋼等。當(dāng)被測(cè)體上帶有突出（或凹陷）的磁性或?qū)Т刨Y料，跟著被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出與回旋頻率干系的脈沖信號(hào)，抵達(dá)測(cè)速或位移檢測(cè)的發(fā)訊主意。

XS12JK-4P/Y 磁性轉(zhuǎn)速傳感器

一、轉(zhuǎn)速傳感器的類型及工作原理

轉(zhuǎn)速傳感器大致分為電渦流式、磁電式、霍爾式和磁阻式四種類型。其中，磁電式轉(zhuǎn)速傳感器是被動(dòng)式轉(zhuǎn)速傳感器，又稱無源轉(zhuǎn)速傳感器；相對(duì)應(yīng)的，電渦流式、霍爾式和磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器是主動(dòng)式轉(zhuǎn)速傳感器，也稱有源轉(zhuǎn)速傳感器，有一個(gè)電源電路為傳感器提供外部電壓供電，在外部供電無法提供時(shí)，主動(dòng)式轉(zhuǎn)速傳感器將無轉(zhuǎn)速信號(hào)產(chǎn)生。

轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集過程實(shí)際上可以看作是對(duì)旋轉(zhuǎn)件的測(cè)速過程。轉(zhuǎn)速測(cè)量常用的電渦流式和磁電式等也曾應(yīng)用于汽車輪速信號(hào)的測(cè)量。相比較而言，電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器工作可靠，信號(hào)強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量，價(jià)格適中，受環(huán)境因素（如溫度、水、油污、各種粉塵等）的影響較小，基于以上優(yōu)點(diǎn)，電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器在轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集中應(yīng)用廣泛。

1、電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器

電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器基于電渦流效應(yīng)。當(dāng)接通傳感器電源時(shí)，在前置器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻電流信號(hào)，該信號(hào)通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1，見圖1。如果在磁場(chǎng)H1的范圍內(nèi)沒有金屬導(dǎo)體材料接近，則發(fā)射出去的交變磁場(chǎng)的能量會(huì)全部釋放；反之，如果有金屬導(dǎo)體材料靠近探頭頭部，則交變磁場(chǎng)H1將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場(chǎng)，該電渦流場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向與H1相反的交變磁場(chǎng)H2。由于H2的反作用，就會(huì)改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，即改變了線圈的有效阻抗。這種變化既與電渦流效應(yīng)有關(guān)，又與靜磁學(xué)有關(guān)，即與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈幾何參數(shù)、激勵(lì)電流頻率以及線圈到金屬導(dǎo)體的距離參數(shù)有關(guān)。假定金屬導(dǎo)體是均質(zhì)的，其性能是線性和各向同性的，則線圈─金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)通常可由金屬導(dǎo)體的磁導(dǎo)率μ、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導(dǎo)體的距離δ，線圈激勵(lì)電流強(qiáng)度I和頻率ω等參數(shù)來描述。因此線圈的阻抗可用函數(shù)Z=F（μ，σ，r，δ，I，ω）來表示。

如果控制μ，σ，r，I，ω恒定不變，那么阻抗Z就成為距離δ的單值函數(shù)，由麥克斯韋爾公式可以求得此函數(shù)為一非線性函數(shù)，其曲線為“S”形曲線，在一定范圍內(nèi)可以近似為一線性函數(shù)。

在轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)際應(yīng)用中，被測(cè)體通常是凹槽或凸鍵或齒輪，線圈密封在探頭中，線圈阻抗的變化通過封裝在前置器中的電子線路處理轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。這個(gè)電子線路并不是直接測(cè)量線圈的阻抗，而是采用并聯(lián)諧振法，見圖2：

即在前置器中將一個(gè)固定電容和探頭線圈LX并聯(lián)并與晶體管T一起構(gòu)成一個(gè)振蕩器，振蕩器的振幅UX與線圈阻抗成正比，因此振蕩器的振幅UX會(huì)隨探頭與被測(cè)體頂面和底面距離的交替改變而改變。UX經(jīng)檢波、濾波、放大、整形后輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)UO，見圖3，根據(jù)使用需要UO也可以是方波。

2、磁電式轉(zhuǎn)速傳感器

磁電式轉(zhuǎn)速傳感器基于電磁感應(yīng)原理，利用電磁感應(yīng)把被測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。

由電磁感應(yīng)定律可知，通過回路面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如公式（1）所示：

由式（1）、（2）可見，磁通量的變化決定了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的輸出，磁通量的變化頻率決定了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的輸出頻率。電感式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理結(jié)構(gòu)如圖4所示。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒圈隨半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒圈的齒形變化引起齒圈與yong久磁鐵間隙的變化，繼而對(duì)磁通量造成影響，感應(yīng)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨之變化。通過對(duì)輸出電勢(shì)的頻率統(tǒng)計(jì)，可知旋轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)速為：

3、霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器
   霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器基于霍爾效應(yīng)，由霍爾組件結(jié)合電子元件組成，霍爾元件外加與電流方向垂直的磁場(chǎng)，在霍爾元件的兩端會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，即霍爾電勢(shì)差。

值得注意的是，自由電子濃度n受溫度影響較大，要注意消除溫度變化造成的影響。

霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理結(jié)構(gòu)如圖5所示。具有磁化軌道的轉(zhuǎn)軸或磁性軸用于產(chǎn)生磁場(chǎng)，yong久背磁用于產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。A和B可統(tǒng)稱為編碼器。

旋轉(zhuǎn)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到編碼器的磁通量的大小變化。通常傳感器內(nèi)部包含兩個(gè)霍爾元件，運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生具有一定相位差的波形，兩波形經(jīng)差分放大，實(shí)現(xiàn)精度和靈敏度的提高。

旋轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)速也可用式（3）表示，其中f表示為霍爾電壓的信號(hào)頻率。

4、磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器
   可變磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器基于磁阻效應(yīng)，與霍爾效應(yīng)類似的是，在磁阻效應(yīng)元件上接通電流和通過磁場(chǎng)，這里的磁場(chǎng)與電流成角度α設(shè)置，如圖6，這樣磁場(chǎng)耦合到磁阻效應(yīng)元件（一般為鐵磁材料制作的薄板，稱之為韋斯磁疇）方向的磁通量的變化率發(fā)生變化，從而改變?cè)碾娮瑁ㄏ禂?shù)）。
   當(dāng)外部磁場(chǎng)與磁阻元件中的電流之間的夾角α發(fā)生變化時(shí)，磁阻元件電阻R變化，有：

與霍爾元件的信號(hào)處理類似，當(dāng)需要消除零點(diǎn)漂移時(shí)可以做差分處理，磁阻元件可以通過添加磁阻元件以外調(diào)整電橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行差分放大，一般常用的是采用六橋結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)速也可用式（3）表示，其中，f表示為霍爾電壓的信號(hào)頻率。