论磁电式转速传感器在汽车中的应用
彭溢润 （航空工业苏州长风航空电子有限公司，江苏 苏州 215151）
摘 要：在现当代的社会当中，汽车已经是人们必不可少的一个重要交通工具，在汽车中关于转速传感器的应用设计这方面我们进行分析，汽车用转速传感器是去检测汽车发动机转速的，转速传感器应用的是磁感应原理，在检测过程当中并不需要接触，使用的过程当中，转速传感器发出正玄信号箱发动机，从而去判断汽车当前的曲轴位置和转速，在检测的过程当中，主要是通过信号轮去旋转切到磁力线，在这个过程当中，芯片会感受到周围磁场的变化，从而能够反映出信号，这个信号通过发动机内部的调节所输出来的是方波形式的信号，这种信号发出的精确度是非常高的，满足于汽车发动机的精确度需求，使得可燃气体能够更充分的燃烧，从而达到尾气排放的标准，能够更好地发展。
关键词：磁感应；转速；磁力线
在目前的发展过程当中，关于磁电式转速传感器已经很好地应 用到汽车的装备中，而我们目前需要研究的就是是否这种传感器能 够让汽车更好的运行，本篇文章将分析其中的相关参数，确定它是 否符合汽车的发展，为汽车的发展做出良好的奠基作用，满足汽车 发动机的各项需求，才能够在未来发展的更好，对于目前来说，汽 车已经是人类必不可少的一项重要交通工具，所以我们必须要对它 的各项性能进行更好的了解，保证他的安全运行，对于本篇文章来 说，我们要需说的是关于磁电式转速传感器在汽车中的应用。
1 产品的结构
磁电式转速传感器，它的组成结构主要是通过在它的内部放一 个永磁体，在这个部位的上下方分别放一根导，分别和南极和北极 连接，在一侧的外面放有感应的线圈，线圈两端有输出的端子，这 个传感器工作的特点是将它固定在一个速度转动，因为他里面装置 着永磁体，其中包含着导磁铁心，他的外面会有一定数量的线圈， 其中速度齿轮是由铁磁这种材料做成的，齿轮在转动的时候，传感 器通过自己的探头对应出来齿轮的转动是连续不断变化的，出现这 种情况的原因是由于传感器内部中存在着一定的磁场，这种磁场会 经过探头的表面向周围散发出去，传感器的探头靠近齿轮的时候， 就会在这个过程中形成一个磁路，当它们之间通过磁通量的时候， 并且达到了一定的数量，就会由于其中的间隙不同使得他们之间的 词组发生相应的变化，所以在旋转的过程当中，它的磁通量也是变 化着的，传感器周围是由线圈围绕的变化的过程中，相应的就会出 现感应电压，在计算过程当中，我们会根据公式去计算相应的数据 进行分析。
2 传感器的相关参数分析
2.1 输出电压
根据结论公式，我们可以得出传感器电压和线圈扎数是成正比 的，和磁通量的变化率成正比，我们可以仔细去观察电磁出现的整 个过程，传感器在没有安装齿轮之前，他的旁边是没有关于铁磁等 材料的，它的磁场分布是非常有规律的，分别是通过 s 级和导磁柱 相连，N 极和探头相连形成一个整体的磁场，他们之间会形成一个 闭合的磁路，通过磁路的变化进行输出的齿轮前，且空气隙较小 （0.2~ 1.8mm）时，传感器的磁路发生变化，探头一侧经气隙一部 份磁场经过齿轮，再经过齿轮返到导磁柱一边的 S 极，这也意味着 通过导磁探头一侧外绕圈的磁通量与不安装时的不同，而且同样的 原理，在齿尖和齿根对着传感器探头时整个由传感器及齿轮构成的 磁路也不一样，对着齿尖时，气隙小磁阻小，气隙通过的磁通量较 大，而对着齿根时，气隙通过的磁通量较小。由于在以永磁体为磁 场源的整个磁路中，S 极的导磁柱及 N 极的导磁探头除与永磁体接 触的面之外，每一个部位表面都在向外发散着磁场。那么就探头一 侧而言，也是一样的，除与永磁体 N 极接触面之外的其它部位都在 向空中发散磁通，这样在整个探头内部磁场强度（或磁通密度）分 布，就形成了从永磁体接触面开始向探头端面逐步减小的一个趋势， 也就是说对于外部的线圈而言，不同位置线圈每：一匝所铰链的磁 通量是不同的，越靠近永磁体一侧铰链的越多。当传感器端面探头 与速度齿轮之间的气空变化时，气隙较大时，由探头端传导向齿轮 的磁通量较小，由导磁探头发散的磁通较多，线圈总体铰链的磁通 量较小，当传感器探头对着齿尖时，通过气隙传导到齿轮。上的磁 通量较大，线圈铰链的磁通量较多。当齿轮以一定速度转动时，在 传感器线圈中的磁通量就随着齿尖和齿根位置的变化而变化，因此 线圈中产生感应电势，电势的大小与齿轮转速成正比。速度越高，感应电势越高，在实际应用与测量时这个值关不完全是线性上升的， 其原因是线圈有一定电阻，传感器的输出要求带一定负载，虽然传 感器能产生电动势，但其能量非常有限，带载能力较弱，当速度由 低向高时，输出电压随之升高，负载电阻没变，这时向负载注人的 能量上升，内阻的消耗增大。所以电压上升受到阻碍。因此传感器 电压上升随速度变化不是理想线性的。
2.2 电阻和电感
分析完输出电压之后，我们接着分析另外两个相关的参数，分别是电阻和电感，首先我们了解一下电阻，我们可以把传感器当作 是一个电源，或者是发电机，他是具有内阻的，这个因素会影响很多， 这个时候我们就要观察负载的大小，也就是说是要确定匹配的问题。 现如今的传感器和传统的传感器差异很大的，因为现在的传感器电 阻会达到几百甚至 1000 欧左右，这是很小的了，因此他消耗的能 量只有负载消耗能量的一小部分。
其次，我们要说一下线圈的电感是如何形成的，这个电感又具 有什么样的意义？单位电流产生的总磁通链为线圈的电感。在测线 圈的电感时是给线圈加一个一定幅值的交流电压，由测其对这个交 流电压的阻抗来分析计算出线圈的电感。在传感器中线圈电感的影 响因素是永磁体磁场强度，两边导磁体的尺寸及线圈匝数。当永磁 体磁场强度相同，匝数也相同的情况下，永磁体 N 极侧的导磁探头 尺寸是影响的主要因素。其影响机理为：因永磁体的作用，探头磁 化，铁磁探头中有一定磁通量，并且饱和达到一定水平。探头的直 径不同，载面积也不同，根据磁路磁导的关系，截面积大，磁阻小 电感大，截面积小，磁阻大电感小。根据前面的分析在线圈中产生 感应电压的因素是齿轮与传感器形成的磁路中，探头与齿轮气隙变 化导致线圈中铰链的磁通量发生着变化造成的。而与电感 L 无直接 关系，那么这个电感 L 在这里有什么意义呢 ? 一旦传感器结构、使 用材料参数及线圈匝数等确定下来，装配后电感值也确定了，这个 L 就是表征传感器电气参数的特征量，通过它可以判断传感器的电 参数是否正常。如果永磁体的参数不符、导磁材料（柱和探头）不符、 装配不到位或线圈匝数变化都会影响电感参数 L。在生产过程中通 过对电感值 L 检测可以监测产品生产质量。
3 总结
本篇文章所说的就是对于汽车中传感器的相关工作原理分析， 主要阐述了关于磁电式速度传感器，它会产生磁场，通过一系列的 物理过程产生感应电动势，因为传感器自身是具备着电阻和电感量的电阻值和信号，处理单元接收的是相互匹配的，对于目前所研究 的磁电式传感器来说，它的线圈电阻都是比较小，不会影响匹配的 结果，如果传感器的结构确定之后，那么它的电感值也会确定，用 它作为之后传感器生产过程当中的一个重要参考数据。
参考文献：
[1] 谢丹，初宏伟 . 磁电式与霍尔式发动机转速传感器应用解析 [J]. 内燃机与配件，2020（24）：60-61.
[2] 宋卫平 . 磁电式转速传感器在汽车中的应用设计 [J]. 汽车与驾驶 维修（维修版），2017（09）：92-93.
作者简介： 彭溢润（1989.03—），男，汉族，江苏省镇江市，全日制硕士 研究生，工程师，研究方向：传感器研发与运用。