电感式传感器教案资料Word格式.docx

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（2）磁脉冲式曲轴位置传感器的工作原理

磁脉冲式曲轴位置传感器的工作原理如图

图6．3中磁力铁按永久磁铁N极定子与转子间的空气间隙转子凸齿转子凸齿与定子磁头间的空气间隙磁头永久磁铁s极，最终形成一个闭合回路。

信号转子一般安装在正时罩内或曲轴前端的皮带轮之后，随曲轴一起旋转。

当信号转子旋转时，由于转子凸起部分的转动引起磁路空气间隙的变化，使通过线圈的磁通量发生变化，依据法拉第电磁感应定律，在信号线圈的两端会产生一个感应电压，且这个感应电压的方向总是企图阻碍磁通量的变化，因此信号转子凸起部分接近与离开信号转子时，会产生正相反的交流电压信号。

二、共振型磁致伸缩式爆燃传感器

1．共振型磁致伸缩式爆燃传感器的结构与原理

共振型磁致伸缩式爆燃传感器主要由感应线圈、伸缩杆、永久磁铁和壳体组成，其结构如图9-8所示。

伸缩杆用高镍合金制成，在其一端设置有永久磁铁，另一端安放在弹性部件上。

感应线圈绕制在伸缩杆的周围，线圈两端引出电极与控制线路连接。

磁致伸缩式爆燃传感器安装在发动机上，它将发动机振动的频率变换成电压信号来检测爆燃强度。

其工作原理是，当发动机的气缸体出现振动时，外壳和感应线圈绕组（变幅杆）随发动机振动，磁铁因弹簧的存在由于惯性而保持不放，这样磁铁和感应线罔问便存在相对运动，根据电磁感应原理，绕组中就会有感应电动势产生。

当频率在7kHz左右时，传感器将产生共振，使传感器感应线圈的感应电压显著增大。

图9—9为磁致伸缩式爆燃传感器的输出特性图。

三、可变磁阻式车速传感器

1.可变磁阻式车速传感器的结构与原理

可变磁阻式车速传感器安装在变速器的壳体上，由变速器齿轮驱动，其安装位置如图8．25所示。

可变磁阻式车速传感器（见图8—26）主要由磁阻元件、转子、弹簧、印制电路板和磁环等构成，工作原理如图8—27所示。

磁阻式车速传感器的核心是磁敏元件，其工作原理是基于磁敏元件具有的磁阻效应。

当汽车车速为零时，由磁敏元件组成的惠斯登电桥中的两对磁敏电阻阻值大致相等。

由于偏置磁场的存在，多极磁环转动时，引起磁敏电阻的磁场发生周期性变化，根据磁阻效应，磁敏元件的电阻值也发生周期性变化，电桥会输出周期性的电压。

当流向磁阻元件的电流方向与图磁力线方向平行时，其电阻值最大；

当流向磁阻元件的电流方向与磁力线方向垂直时，其电阻值最小，如图8—28所示。

磁通量的变化与磁环转速成正比。

由于磁阻元件阻值的变化，磁环每旋转一周在集成电路（IC）的内置磁阻元件（MRE）中就会出现20个脉冲电压信号，即车速信号将此信号通过电路的连接输入到比较器中讲行比轮．再由比较器输出信号去控制晶体管的导通和截止，这样就可以检测出车速。

输出信号如图8．29所示。

4、电磁感应式轮速传感器

汽车轮速传感器即车轮速度传感器，用于检测车轮旋转速度，并将其转化为电信号输入控制单元ECU。

现在，在制动防抱死装置ABS、牵引力控制装置TCS、电子制动力分配装置EBD、电子稳定程序ESP等系统中，各个控制单元根据轮速传感器的信号，通过和车速传感器信号的对比，确定车辆是否发生抱死和滑移，从而决定执行器是否作出制动干预。

按照汽车上安装的轮速传感器的数量，可以分为四轮速传感器、三轮速传感器、二轮速传感器、单轮速传感器四种型式，可以实现四通道、三通道、二通道、单通道的控制方式。

轮速传感器的数目和通道数目不同，感应齿圈安装位置也不同。

一般来讲，齿圈安装在随车轮或传动轴一起转动的部件上，如驱动车轮、从动车轮、半轴、轮毂或制动盘、主减速器或变速器的输出轴上。

传感器本体安装在车轮附近不随车轮转动的部件上，如半轴套管、转向节、制动底板等位置，如图8—38所示。

另外，按传感器头的外形分凿式极轴轮速传感器头和柱式极轴轮速传感器头。

菱形极轴轮速传感器头相对比较少见，如图8-39所示。

1．电磁感应式轮速传感器的结构与原理

电磁感应式轮速传感器由传感头和齿圈两部分构成。

传感器齿圈是由磁阻较小的铁磁性材料制成的。

传感头主要由永磁性磁心和感应线圈组成，如图8—4l所示。

轮速传感器头与磁性齿网问的间隙占很小，通常在0.5～1.0mm范围内。

电磁感应式轮速传感器是利用齿圈转动时与传感器磁头之间的间隙产生变化，从而使通过感应线圈的磁通量即磁场强度发生变化，进而在线圈上产生不同的感应电压的原理制成的。

传感器的工作原理及输出电压波形如图8—42所示。

电磁感应式轮速传感器的结构简单、成本低，所以应用较为广泛。

但其输出信号的频率和幅值受转速影响较大，且较为广泛。

但其输出信号的频率和幅值受转速影响较大，且其抗电磁波干扰能力差，易产生误信号，所以只适于15～

160km／h的速度，今后要求所控制的转速扩大到8～260km／h甚至更大，则电磁感应式轮速传感器很难适应。

5、电涡流式齿杆位置传感器

按照电涡流在导体内的贯穿情况，电涡流传感器主要可分为高频反射式涡流传感器和低频投射式涡流传感器两类。

高频反射式涡流传感器的应用较为广泛。

1.工作原理

当高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。

当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），探头中线圈的Q值也发生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压（电流）变化，最终完成机械位移（间隙）转换成电压（电流）。

由上所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。

电涡流传感器工作原理如图所示

2.典型电涡流式齿杆位置传感器的结构如图6．75所示。

齿杆位置传感器设置在调速器上部，相对于目标位置检测出调节齿杆是否位于正确的位置。

齿杆位置传感器是由E字形芯片、两组线圈及铜板组成。

一个铜板安装在调节齿杆的端部，另一个固定在E字形芯片上。