常見轉速傳感器工作原理及特性分析

摘要：轉速信號是旋轉運動系統中需要測量的重要信號之一，通過各種傳感器來檢測其大小。本文主要介紹電磁式、霍爾式和光電式轉速傳感器的工作原理及其各自的特點。

關鍵詞：傳感器；轉速；電壓

傳感器是將自然界中的各種物理量轉化為電量的裝置，如溫度、濕度、重量、轉速、光照等等。其中可將旋轉物體的轉速轉換成電量輸出的傳感器就是轉速傳感器。常見應用即風力發電機軸轉動速度的測量、在數控機床上監控工件加工的速度確保工件的精密加工、鋼管涂裝轉速的監控來保證噴漆的均勻、汽車ABS系統在制動過程中可自動調節車輪制動力，防止車輪抱死以取得最佳制動效果等。常見的測轉速的傳感器按工作原理分有電磁式、霍爾式和光電式。

一、電磁式轉速傳感器

（1）電磁式轉速傳感器的工作原理是利用法拉第電磁感應原理磁通量變化可以產生感應電動勢，其產生的電壓大小和被測對象轉速有關，在電磁式轉速傳感器的測量范圍內，被測物體的轉速越快輸出電壓也就越大，輸出電壓和轉速成正比。

（2）電磁式轉速傳感器特點：第一抗干擾能力強，可在一些特殊環境下工作如煙霧、油氣和水汽等。第二輸出信號強，測量范圍廣，可測量齒輪、曲軸、輪輻和表面有縫隙的轉動體。

第三由于運行過程靠磁電感應測量無需供電，工作維護成本降低。

第四電磁式轉速傳感器結構緊湊、體積小、安裝方便。

二、霍爾轉速傳感器

（1）霍爾轉速傳感器的工作原理是霍爾效應，即把霍爾元件放在磁感應強度為B的磁場中其方向垂直霍爾元件，電流I通過霍爾元件，就會在垂直與電流和磁場的方向上產生霍爾電動勢EH，EH=KHIB所以轉動的金屬器件如金屬齒輪、齒條等通過霍爾傳感器的磁場時電勢會發生變化，具體當運動部件穿過磁力線較為分散的區域時，磁場相對較弱霍爾電勢就小。而穿過磁力線較為密集的區域，磁場就相對較強電勢就大。通過測量電勢就可以得到被測量的轉速值，下圖即為霍爾轉速傳感器工作結構圖。

霍爾轉速傳感器工作結構圖

（2）霍爾轉速傳感器特點：第一霍爾轉速傳感器的測量必須存在磁場，若測量非鐵磁材質的設備時，需要在轉動的物體上安裝磁鐵物質來改變傳感器周圍的磁場。第二霍爾傳感器的集成電路具有體積較小、靈敏度高、輸出幅度較大、溫漂小、對電源的穩定性要求較低等優點。

三、直射式光電轉速傳感器

（1）直射式光電轉速傳感器組成即開孔圓盤、光源、光敏元件和縫隙板等組成。工作過程是開孔的圓盤的輸入軸與被測轉動軸連接，光源發出的光，通過開孔圓盤和縫隙板照到光敏元件上，光敏元件將光信號轉換為電信號。被測物體旋轉一周，光敏元件輸出的電脈沖個數和圓盤的開孔數相同。所以，通過測量光敏元件輸出的脈沖快慢，即可知被測轉速即公式：

n=60f/z

n為轉速，f為光敏元件接受到的頻率，z為孔的個數。

（2）直射式光電轉速傳感器特點：第一采用光學原理，非接觸測量不會對被測量軸帶來額外的負載，所以誤差小，精度高。第二結構緊湊簡單，主要有發光器件、光敏器件和放大元件等構成。第三抗干擾性好。

四、結語

通過以上分析，我們了解了常見的電磁式、霍爾式和光電式傳感器測轉速的工作原理和三種傳感器的特點。

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作者簡介：李俊（1987），陜西西安人，助教。