試述磁電式轉速傳感器的電壓特性與應用

彭溢潤

航空工業蘇州長風航空電子有限公司 江蘇 蘇州 215151

1 磁電式轉速傳感器的分類

按磁場形成方式可分為永磁型和勵磁型兩種類型，永磁型傳感器的磁場是由永磁體產生的，其結構簡單，成本低廉，目前已廣泛應用于數字式轉速測量，勵磁型傳感器的磁場是由電磁體產生，其極靴上多一套具有勵磁作用的線圈結構與普通互感變流器相似，具有極高的感應電勢靈敏度，但由于結構復雜，很少采用單一傳感器作為轉速測量的激勵。按極靴結構分，可分為單極型、雙極型、齒形，按磁路形式分，可分為開磁路式和閉磁路式。各種傳感器應用于不同的場合[1]。

2 磁電式轉速傳感器的電壓特性

傳感器的測量電路一般由兩部分組成，作為信號源的傳感器和作為負載的測量電路; 傳感器在忽略掉其鐵損、磁損及線圈分布電容等的影響下被簡化成如圖中虛線左邊所示，由線圈電感 L0和線圈電阻 R0的串聯阻抗 X0為內阻與傳感器的電動勢 E組成。測量電路被簡化成如圖中虛線右邊所示的等效輸入電容C 和等效輸入電阻 R 的并聯等效阻抗 X1組成。

圖1 傳感器信號測量電路等效圖

低轉速時，由于信號頻率低，容性阻抗很大，測量電路得到的輸入電壓約等于傳感器電動勢；為了提高低轉速時傳感器輸出電壓，可減小其安裝間隙δ，并且安裝間隙越小越好。

高轉速時，為了減小傳感器輸出電壓對信號處理電路的沖擊，可在信號能被識別的范圍內增大其容性阻抗，減小其阻性阻抗[2]。

3 磁電式轉速傳感器的應用

當前，電磁轉速傳感器已被廣泛應用于工業和國民經濟的各個領域，尤其是隨著計算機技術的進一步發展，其在各個行業中所扮演的角色越來越重要。但是，每一個傳感器在制作、組裝之后，都必須經過一系列的試驗和測試，才能確定其模仿性。標定就是通過測試來建立傳感器輸入和輸出量之間的關系，并確定傳感器在一定工作范圍內的檢測精度。對于制造企業而言，校準可以檢測產品的質量，對于用戶而言，校準可以確定傳感器的性能指標。在傳感器的設計、制造和使用過程中，標定是一個非常重要的環節，加快標定工作的現代化進程，必將推動傳感器及其他行業的進一步發展。

3.1 磁電式轉速傳感器在發動機上的應用

轉速是發動機最重要的參數之一，發動機檢測試驗多以發動機轉速為重要變量，因此對發動機轉速進行有效測量是非常必要的，目前的家用汽車中，傳感器是汽車控制系統的關鍵，傳感器的性能與汽車電控系統的性能密切相關，而電控系統中最重要的傳感器是轉速傳感器，其作用就是檢測上止點信號、曲軸轉角信號和轉速信號等。感應器通過對信源解碼分析，以電訊號碼反饋給涉及汽車起停的其他系統。

大多數轉速傳感器都采用間接測量的方法，即按等距分分燃耗，通過傳感器感應到相應的信號，得到時域電壓波形，再用公式計算出轉速，而磁電式轉速傳感器則采用齒圈旋轉，切割磁力線，產生感應電勢，輸出信號類似正弦波，采用電磁法測量轉速，能快速、準確地測量出轉速，且能適用于任何惡劣環境，這是比傳統測量方法的優選[3]。

3.2 磁電式轉速傳感器在高壓共軌系統中的應用

由于世界能源危機日趨嚴重，柴油發動機越來越受到用戶的青睞，但是由發動機帶來的次自然災害也是有目共睹的，柴油的排放控制是現階段一個重難點，高壓共軌技術即柴油電動機的一種高效的燃油噴射系統，能夠實現壓力建立與噴射過程兩個階段的分離，實現精準控制將油量把控在最低標準，能夠實現多次噴射。

高壓共軌系統中有轉速和曲軸位置兩個傳感器，其中磁電式傳感器由永磁鐵、感應線圈、外殼等組成。在高壓共軌系統中該傳感器主要用于測量發電機的轉速，它是一種有源輸出型傳感器，輸出信號強，測量范圍廣而且能夠適用于各種惡劣的環境。同時磁電式轉速傳感器結構簡單便于組裝是高壓共軌系統的重要組成部分。

3.3 磁電式轉速傳感器在信號處理方面的應用

根據轉速傳感器信號的特點，據轉速傳感器信號特點，一般的處理方法都是避免對其進行濾波只是進行隔離、限壓保護的額基礎上，對信號進行分壓后再經電壓比較器處理成方波信號，最終輸入發動機中。

之所以不采取濾波是因為目前常用的濾波器都含有電容與電感，信號通過這些組件后會產生相應的變化，從而影響控制精度[4]。

4 結束語

磁電式轉速傳感器能夠廣泛應用于我國科技發展的各個領域，并將在實際應用中快速發展。相信在不久的將來磁電式轉速傳感器的應用將會更加深入，日常生產中也會與該類型傳感器聯系更加緊密。