转速传感器简介精编版

光点的反射率就会发生变化反射式
光电转速传感器内装有光敏元件，
当转轴转动反射率增大时，反射光
线经透镜投射到光敏元件上即发出
一个脉冲信号；而当反射光线随转
轴转动到另一位置时，反射率变小
，光线变弱，光敏元件无法感应即
不会发出脉冲信号。在一定时间内
对信号计数便可测出转轴的转速值
四、光电式编码器的应用
转速测量：转速可由编码器发出的脉冲 频率或周期来测量。
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• 光电式转速传感器的优点
• （2）光电转速传感器的结构紧凑
•
光电转速传感器的结构紧凑，主要由投射光线部件、接收光线部件也就是
光敏元件和放大元件等组成，因此光电转速传感器的体积设计小巧、内部结
构精致，一般重量不会超过200g，非常便于使用者的携带、安装和使用。
• （3）光电转速传感器的抗干扰性好
用光栅编码器输出信号的上升沿触 发计数器对高频时钟信号进行计数； 用其下降沿触发锁存器，将计数器内 的数值进行锁存，依据锁存器的内容 可求得角位移所经过的时间，由此可 得实际转速。
测频法—高转速 单位时间内对光栅编码器输出脉冲
计数，从而直接测得转速。
光栅编码器测量原理
• 七、光电式传感器的优点
•
由于光电转速传感器是以光线的投射和接收来完成转速
a.开磁路式 b.闭磁路式
变磁阻式转速传感器
光电式转速传感器
一、光电效应的介绍
自然界的一切物质在环境温度高于0K以上时，都会产生电磁波辐射 ，其中光是波长约在10～0.01μm之间的电磁辐射，其光谱如图所示。
106 5×105
105 5×104
104 5×103
103
波• 数/cm-
1•
3×101
1)脉冲频率法测转速
利用脉冲频率测量是在给定的时间内对编码器发出的脉冲计数。 在给定时间t内，使门电路选通，编码器输出脉冲允许进入计数器计
数，这样，可计算出时间t内编码器的平均转速。
n N1( pulse) / t N1 (r / s) N1 60 (r / min)
N ( pulse / r) Nt
电脉冲
中高速 30-48000
简单、价 格低廉、 与秒表共
用
简单、没 有扭矩损
失
电磁式
利用磁、电等转换器 将转速转换成电脉冲
中高速
简单、数 字传输
同 步 法
机械 式
频闪 式
目测式
转动带槽圆盘，目测 与旋转体的同步的转
速
闪光式
利用频闪光测旋转体 频率
中高速 中高速
简单、价 格低廉
简单、可 远距离指 示、数字
磁敏式转速传感器
2.转速传感器的定义、分类
2.3 各种转速传感器的简介 2）激光式
普林斯顿光学是世界著名的光学仪器；PR-870是利用激 光反射原理，获得转子转动的信号，可测量转子的转速。特 点是分辨率高，距离远，实用范围广，频响宽，可靠性高。 内装放大整形电路，输出为幅度稳定的方波信号，能实现远 距离传输。
4）电容式
电容式转速传感器有面积变化型和介质变化型两种。图中中是面积 变化型的原理，图中电容式转速传感器由两块固定金属板和与转动轴相 连的可动金属板构成。可动金属板处于电容量最大的位置，当转动轴旋 转180°时则处于电容量最小的位置。电容量的周期变化速率即为转速。 可通过直流激励、交流激励和用可变电容构成振荡器的振荡槽路等方式 得到转速的测量信号。介质变化型是在电容器的两个固定电极板之间嵌 入一块高介电常数的可动板而构成的。可动介质板与转动轴相连，随着 转动轴的旋转，电容器板间的介电常数发生周期性变化而引起电容量的 周期性变化，其速率等于转动轴的转速。
光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板 照射到光敏元件上被光敏元件所接收， 将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上 有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏 元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔 数，因此，可通过测量光敏元件输出的 脉冲频率，得知被测转速，即
n=f/N
n - 转速 f - 脉冲频率 N - 圆盘开孔数。
测量的一种转速表。光电转速传感器的设计精密、应用方便
，使用范围广泛。光电转速传感器的优点很多，例如结构紧
凑、运行稳定、不会对被测量轴形成额外负载等。
• （1）光电转速传感器为非接触式转速表
• 光电转速传感器采用光学原理制造，属于非接触式转速测量 仪表，它的测量距离一般可达200mm左右。光电转速传感器的 测量无需与被测量对象接触，不会对被测量轴形成额外的负 载，因此光电转速传感器的测量误差更小，精度更高。
hv
A0
1 2
mV02
• 式中 A0 —电子逸出物体表面所需的功（逸出功）；
•
m 9.109 10 31 kg —电子的质量
•
V0 —电子逸出物体表面时的初速度。
• 上式即为爱因斯坦光电方程式
二、光电转速传感器
1）直射式光电转速传感器
组成：开孔圆盘、光源、光敏元件 开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，
液面的变化
30-24000 中低速
简单、价格低 廉、应用广
泛，但准确度 较低
利用旋转体在黏液中旋 转时传递的扭转变化测
距
中低速
简单、但易受 温度影响
利用直流或交流发电机 的电压与转速成正比关
系
约1000 中低速
可远距离指 示，应用广， 易受温度影响
利用电容充放电回路产 生与转速成正比例的电
流
中高速
简单、可远距 离指示
10165×101
10155×1014
10145×1013
频率/Hz 8
5
光子能量/eV
100 50
10 5
1 0.5
0.01
波长/μm
0.05 0.1 极远紫外
0.5 1 可见光 近红外
5 10 远红外
光电效应的介绍
•
• 光电效应 ：物体吸收光能后转换为该物体中某些电子的能量，从 而产生的电效应。
n=f
如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，
那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。
三、光电式转速计
光电转速计是利用光电效应原理制成的。即利用光电管或光电晶体管 将光脉冲变成电脉冲。由光电管构成的转速计分反射型和直射型两种。
• 1）投射式光电转速传感器
•
投射式光电转速传感器设有读数盘
n 1 (r / s) 2N 2NT
n 60 (r / min) 2N 2NT
N—编码器每转脉冲个数（pulse/s)； T—标准时钟脉冲周期（s） N2—编码器一个脉冲间隔（即半个编码器脉冲周期）内标准 时钟脉冲输出个数。
五、光栅传感器
•
光栅传感器一般用来测量角的位 移如果在单位时间内测量角位移则为 被测物体的转速。 测周法—低转速
和测量盘，两者之间存在间隔相同的缝
隙。投射式光电转速传感器在测量物体
转速时，测量盘会随着被测物体转动，
光线则随着测量盘转动而不断经过各条
缝隙，并透过各条缝隙投射到光敏元件
上。每转过一条缝隙，从光源投射到光
敏元件上的光线产生一次明暗变化。投
射式光电转速传感器的光敏元件在接收
光线并感知其明暗变化后，即输出电流
测量
2.转速传感器的定义、分类
1 转速传感器的定义 转速传感器是将旋转物体的转速转换为电量输出的传感
器。转速传感器属于间接式测量装置，可用机械、电气、磁 、光和混合式等方法制造。按信号形式的不同，转速传感器 可分为模拟式和数字式两种。
2.转速传感器的定义、分类
2 转速传感器的分类
磁敏式
激光式 （光电式）
• 光生伏特效应是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象
光电效应的介绍
已知每个光子具有的能量为：
E hv
式中， h =6.626×10-34 J∙s—普朗克常数 ； γ—光的频率。
• 当物体在光线照射作用下，一个电子吸收了一个光子的能量后，其中 的一部分能量消耗于电子由物体内逸出表面时所作的逸出功，另一部分则 转化为逸出电子的动能。根据能量守恒定律，可得
法和同步法；按变换方式又可分为机械式、电气式、光电式 和频闪式等。
3
1.转速的测量方法
2 转速的测量方法及其特点
测量方 法
机 械 式
模 拟 法
电 气 式
转速 仪
离心 式
黏液 法
发电 机式
电容 式
电涡 流式
测量原理
应用范围 /r.min-1
特点
利用质量块的离心力与转速 的平方成正比；利用容器中 液体的离心力产生的压力或
走进转速传感器
目录
1. 转速的测量方法
2. 转速传感器定义、分类
3. 常用转速传感器介绍
➢ 光电式转速传感器 ➢ 光栅传感器 ➢ 霍尔式转速传感器 ➢ 电容式转速传感器 ➢ 电涡流传感器 ➢ 测速发电机
1.转速的测量方法
1 转速仪 wk.baidu.com转轴的转速测量在工程上经常被遇到，用于确定物体
转动速度的快慢，以每分钟的转数来表达，即r/min。 测量转速的仪器统称为转速仪。 转速仪的种类繁多，按照测量原理可分为模拟法、计数
2.转速传感器的定义、分类
3 各种转速传感器的简介 3）磁电式
航振HZ-860磁电转速传感器，能将转角位移转换成电信号 供计数器计数，只要非接触就能测量各种导磁材料如：如齿 轮、叶轮、带孔（或槽、螺钉）圆盘的转速及线速度。
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磁电式转速传感器
2.转速传感器的定义、分类
2.3 各种转速传感器的简介
转速传感器 的分类
变磁阻式
磁电式
电容式
2.转速传感器的定义、分类
3 各种转速传感器的简介
1）磁敏式
磁敏式转速传感器由磁敏电阻作感应元件，是新型的转 速传感器。核心部件是采用磁敏电阻作为检测的元件，再经 过全新的信号处理电路令噪声降低,功能更完善。通过与其它 类型齿转速传感器的输出波形对比，所测到转速的误差极小 以及线性特性具有很好的一致性.感应对象为磁性材料或导磁 材料，如磁钢、铁和电工钢等。当被测体上带有凸起（或凹 陷）的磁性或导磁材料，随着被测物体转动时，传感器输出 与旋转频率相关的脉冲信号，达到测速或位移检测的发讯目 的。
利用旋转盘在磁场内使 电涡流产生变化测转速
中高速
简单、价格低 廉，多用于机
动车
1.转速的测量方法
2 转速的测量方法及其特点
测量方法 转速仪
测量原理
应用范围 /r.min-1
特点
机械 式
计 数 法
光电 式
电气 式
齿轮式 钟表式
光电式
通过齿轮转动数字轮 通过齿轮转动加入计
时器
中低速 约10000
利用来自旋转体上的 光线，是光电管产生
Nt
式中， t—测速采样时间（s) ； N1—时间t内测得的脉冲个数； N—编码器每转脉冲个数（与编码器型号有关）
四、光电式编码器的应用
2)脉冲周期法测转速 通过计数编码器一个脉冲间隔内（半个脉冲周期）标准
时钟脉冲个数来计算其转速，因此要求时钟脉冲的频率必须 高于编码器脉冲的频率。
当编码器输出脉冲正半周时选通门电路，标准时钟通过控 制门进入计数器计数，计数器输出N2 ,可得出其转速的两种 计算公式为
二、光电转速传感器
2）反射式光电转速传感器 结构：旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器
在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反 光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。 由于测试距离近且测试 要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋 转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就 会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。
2.转速传感器的定义、分类
3 各种转速传感器的简介
5）变磁阻式
变磁阻式传感器。变磁阻式传感器的三种 基本类型，电感转速传感器、变压器式传感器 和电涡流式传感器都可制成转速传感器。
电感式转速传感器应用较广，它利用磁通变化 而产生感应电势，其电势大小取决于磁通变化 的速率。这类传感器按结构不同又分为开磁路 式和闭磁路式两种。开磁路式转速传感器结构 比较简单，输出信号较小，不宜在振动剧烈的 场合使用。闭磁路式转速传感器由装在转轴上 的外齿轮、内齿轮、线圈和永久磁铁构成。内 、外齿轮有相同的齿数。当转轴连接到被测轴 上一起转动时，由于内、外齿轮的相对运动， 产生磁阻变化，在线圈中产生交流感应电势。 测出电势的大小便可测出相应转速值。
• 包括外光电效应和内光电效应。内光电效应又分为光电导效应和 光生伏特效应。
• 外光电效应：在光线作用下，电子获得光子的能量从而脱离正电 荷的束缚，使电子逸出物体表面。
• 内光电效应：光照射到半导体或绝缘体的表面时，使物体内部的 受束缚电子受到激发，从而使物体的导电性能改变。
• 光电导效应：在光线的作用下，半导体的电导率增加，这种现象 称为光电导效应。
脉冲信号。通过在一段时间内的计数和
计算，就可以获得被测对象的转速状态
。
• 2）反射式光电转速传感器
•
反射式光电转速传感器是通过
在被测转轴上设定反射记号，而后
获得光线反射信号来完成物体转速
的测量。反射式光电转速传感器的
光源会对被测转轴发出光线，光线
通过透镜和半透膜入射到被测转轴
上。转轴转动时，反射记号对投射