数字式转速传感器

   (1)磁电式传感器图2.21为变磁阻式磁电传感器的典型结构图，其中永久磁铁和线圈均固定，动铁芯（齿轮转子）的运动使气隙和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势。

    当齿轮的转动轴旋转时，每移过一个齿牙，在线圈中就感应一个电势脉冲。如果将所记录的单位时间内的脉冲个数除以齿数，就得到该旋转轴的转速。若齿轮转子每转一周传感器发出的脉冲数为m，T(s)时间内脉冲计数值为Ⅳ，则传感器脉冲的频率为

 

转速为

 

    由于这种磁电式传感器对转轴有一定的阻力矩，并且低速时其输出信号较小，故不适于低速和小扭矩轴的测量。

   (2)电涡流式和电容式转速传感器  图2.21中的磁电式传感器若换成电涡流式传感器就构成电涡式转速转感器。当金属齿轮随被测转轴转动时，电涡流传感器线圈电感周期性变化，其变化频率也由式(2.10)决定。

    图2. 21中的磁电式传感器若换成变面积式电容传感器就构成电容式传感器，如图2. 22所示。当齿轮随被测转轴转动时，电容式传感器的电容周期性变化，其变化频率也由式(2.10)决定。

 

图2. 21变磁阻式传感器

 

图2. 22电容式传感器

   (3)霍尔式转速传感器霍尔式传感器的工作原理是基于某些材料（如锗、锑化铟、砷化锢等半导体材料）的霍尔效应，如图2. 23所示。 

图2. 23霍尔效应原理

    在与磁场B垂直的半导体薄片中通以电流，，设材料为N型半导体，则其中多数载流子为电子，电子e沿着和电流相反的方向在磁场中运动，因此受到洛仑兹力FL的作用，电子在此力作用下向一侧偏转，并使该侧形成电子积累，与它相对应的一侧形成电子缺乏，这样就在两个横截面之间建立起电场E，因此电子又要受到此电场力的作用，其作用力为FE，最后当FL,=FE时，电荷的积累就达到动态平衡。这时在两个横截面之间建立的电场称为霍尔电场EH，两侧面之间的电位差称为霍尔电压UH。霍尔电压UH与通过的电流I和磁感应强度B成正比，即

 

式中KH为霍尔灵敏度，它表示在单位磁感应强度和单位控制电流下得到的开路霍尔电压。对给定型号的霍尔元件，UH是常数。

    霍尔传感器具有结构简单、体积小、重量轻、频带宽、动态特性好、元件寿命长等优点。因此，它在位移、厚度、重量、速度、电流强度、磁感应强度与开关量等参数的测量中得到了广泛的应用。

    霍尔传感器的灵敏度受温度影响较大，一方面，材料的特性参数受温度影响；另一方面，温度变化引起霍尔元件输入电阻变化，使控制电流变化造成误差。前者可以采用温度系数小的材料，后者则可以采用适当的补偿电路以减小温度误差。

    霍尔式转速传感器原理如图2.24所示。

 

图2. 24霍尔式转速传感器原理

    与前述变磁阻磁电式传感器工作原理相类似，霍尔式转速传感器由霍尔元件感受磁场强度变化，并由霍尔元件输出电势脉冲。霍尔元件一般粘贴在磁极的端面上。

   (4)光电式转速传感器光电式转速传感器分为反射式和透射式两种，图2.25所示为反射式光电传感器结构示意图。当被测轴8旋转时，光源1所发出的光束经透镜2、6聚光到黑白相间的圆盘7上，当光束恰好与转轴上的白色条纹相遇时，光束被反射，经过透镜6，部分光线通过半透半反射膜5和透镜3聚焦后照射到光电三极管4上，使光电三极管电流增大，而当聚光后的光束照射到转轴圆盘7上的黑色条纹时，光线被吸收而不反射回来，此时流经光电三极管的电流不变，因此在光电三极管上会输出与转速成比例的电脉冲信号，其脉冲频率正比于转轴的转速和白色条纹的数目。

    图2. 26为透射式光电传感器示意图。当多孔圆盘2随转轴1旋转时，硅光电池5交替受到光照，产生交替变换的光电动势，从而形成与转速成比例的脉冲电信号，其脉冲信号的频率正比于转轴的转速和多孔圆盘的透光孔数。

 

    图2. 25反射式光电传感器结构示意图

1-光源；2、3、6-透镜；4-光电三极管；5-半透半反射膜；

   7-黑白相间的网盘；8-转轴

 

图2. 26透射式光电传感器示意图

1-被测转轴；2-多孔圆盘；3-灯泡；

   4-支架；5-硅光电池

    国内已有测量转速用的光电式传感器产品可选用，其测速范围可达每分钟几十万转，且使用方便，对被测轴无干扰。