磁阻式接近傳感器原理及特性研究*

鄭慶霖，楊煉卿，趙子豪，趙長春，樊振軍?

(1.中國地質大學（北京）工程技術學院，北京 100083；2.中國地質大學（北京）數理學院，北京 100083)

1 引言

接近傳感器作為一種將物體移動信號轉化為電信號的裝置，廣泛應用于機械制造、交通運輸等領域，可實現限位、計數及自動保護等功能。目前接近傳感器多是基于電感、電容及光電基本原理構建，雖然實現了物體移動信號的轉化，但仍存在對電源要求較高、環境適應能力較差等局限性。磁阻式傳感器不僅可以克服上述缺點，且具有體積小、維護成本低、可以在無電源條件下實現物體位移信號到電信號的轉化等優勢[1-3]。目前磁阻式傳感器多用于轉速測定、角度測量等方面[4-10]，對其在測量接近物體速度、位移等方面的適用性缺乏深入研究。基于此，本文構建了簡易磁阻式接近傳感器，通過模擬仿真與實驗對其感應范圍、線性度及靈敏度等特性進行研究，并基于研究結果對其適用性展開討論。

2 原理分析

磁阻式傳感器主要由多匝線圈和永磁體組成。目前，對于磁阻式傳感器原理的解釋多為“待測物與傳感器間距的變化使磁路中的磁阻發生變化，導致磁通量的增減，進而產生感應電動勢”[11,12]，但該解釋仍需細化與完善。首先，鐵磁質物體接近時由于其磁阻遠小于空氣，而磁感線會優先選擇磁阻小的路徑，因此會向鐵磁質物體“收攏”（如圖1、圖2 所示），導致永磁體磁場的重新分布，使多匝線圈內的全磁通發生變化，進而產生感應電動勢。……