CN1252477C - 纳米磁敏转速传感器 - Google Patents
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Abstract
一种纳米磁敏转速传感器，属车轮机器设备、电机，尤其是汽车车轮转速传感和检测技术领域。该传感器包括传感部分和后处理电路部分，磁头、铁基钠米磁性条带、可调偏置磁铁和外壳组成磁路接近封闭的传感部分，铁基钠米磁性条带外绕有线圈L，稳压器、磁敏振荡器、滤波放大器、成形器和OC门组成后处理电路部分，两部分通过线圈L连接在一起，磁头探测与转速有关的磁通变化，经后处理电路部分处理，转换成电脉冲信号，即转速信号，从OC门输出。有灵敏度高，检测距离大，达2.5mm；热稳定性好；工作温度-40℃-150℃；抗电磁干扰能力强和使用寿命长等优点，特别适于用于汽车防抱死***、电机、各类机床、轧机的转轴的转速测定。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米磁敏转速传感器，属车轮机器设备、电机，尤其是汽车车轮转速传感和检测技术领域。
背景技术
汽车制动的理想状况是车轮的滑移率维持在8～35％之间，使车轮制动而未抱死之前获得最大与地面制动力和大的纵向、横向附着系数。使汽车在上述理想状况下制动的制动***通常由转速传感器控制单元和液压单元组成。背景技术的转速传感器大多为电磁感应式、霍耳和磁电阻转速传感器，安装在随车轮一起旋转的的齿轮的轮缘附近，检测车轮的转速。但它们在不同程度上存在不足之处。
电磁感应式转速传感器的缺点是车轮转速太低时，磁通变化极慢，输出信号太小，易于造成漏信号。此外，此类传感器的检测距离，即传感器头与齿轮轮缘之间的间隙仅允许0.5～1mm。
霍耳转速传感器的缺点是灵敏度低，输出信号小，即使经过放大，检测距离仅达到0.2～0.5mm，此外，这类传感器温度稳定性差，必须进行温度补偿。
磁电阻转速传感器的缺点是该传感器的灵敏度不高，磁路开放，抗电磁干扰性能差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是推出一种纳米磁敏转速传感器，该传感器有以下优点：(1)灵敏度高，检测距离大；(2)温度稳定性好；和(3)传感器的磁路接近封闭，抗电磁干扰性能好。
本发明的技术方案是采用以下结构：纳米磁敏转速传感器包括传感部分和后处理电路部分，磁头、铁基钠米磁性条带、可调偏置磁铁和外壳组成磁路接近封闭的传感部分，铁基钠米磁性条带外绕有线圈L，稳压器、磁敏振荡器、滤波放大器、成形器和OC门组成后处理电路部分，两部分通过线圈L连接在一起，磁头探测与转速有关的磁通变化，经后处理电路部分处理，转换成电脉冲信号，即转速信号，从OC门输出。
现详细说明本发明的技术方案。一种纳米磁敏转速传感器，包括后处理电路部分，安装在印制板7上，该部分由稳压器、磁敏振荡器、滤波放大器、成形器和OC门组成，磁敏振荡器、滤波放大器、成形器和OC门顺次级联成由稳压器供电的后处理电路部分，引出线11共有三根，分别与+12V，OC门集电极和地线接，其特征在于，它还包括传感部分，该部分由磁头4，封口5，线圈6即L，骨架8，支架10和外壳9，磁头4是由软铁制成的圆柱，该圆柱的顶面和底面的中心处开有安装孔，顶面的安装孔内置有圆柱状磁铁，封口5是环氧树脂，线圈6，即L缠绕在线圈管上，该线圈管内置有铁基钠米磁性条带13，骨架8是由低介质损耗材料如聚四氟乙烯制成的异形构件，支架10是由软铁制成的管子，该管的内壁上开有螺纹，支架10内拧有导磁铁芯14和可调偏置磁铁15，导磁铁芯14的一端制有安装孔，外壳9是由软铁制成的圆筒，外壳9上开有出线孔16，调节孔17和安装孔18，磁头4和支架9通过各自的安装孔分别以中心线与线圈6的线圈管中心线重合的方式套接在线圈6的线圈管的两端，磁头4与可调偏置磁铁15相对的磁极为同名磁极，磁头4、线圈6的线圈管和支架9组成的部件借助螺孔12和螺钉固定于骨架8，印制板7借助螺钉固定于骨架8的侧面，传感部分和后处理电路部分通过线圈6，即L连接在一起，骨架8与外壳9套接在一起，引出线11经出线孔16引出，封口5封盖安装孔18。
本发明要解决的另一个技术问题是推出利用上述纳米磁敏转速传感器测定旋转齿轮2转速的方法，其特征在于，具体操作如下：将该传感器以其中心线方向与旋转齿轮2的法线方向重合方式固定在旋转齿轮2的轮缘附近，磁头4的端面与轮缘相距可达2.5mm，引出线11中的+12V和地线分别与12V电源的正、负极连接，电脉冲信号，即转速信号从引出线11的第三根线输出，通过测定该信号的频率，便可测出待测旋转齿轮2的转速。
工作原理：
本传感主要用于传感转轴的转速。现以汽车防抱死***使用的转轴转速测试装置为例说明之。该装置主要由铁磁齿轮和纳米磁敏转速传感器组成，铁磁齿轮与车轮同轴，纳米磁敏转速传感器通过安装在铁磁齿轮的轮缘附近，使齿轮与纳米磁敏转速传感器磁头端部保持固定的间距。当齿轮的突出端部与磁头相近时，由于两者的间隙相对变小，磁通增加；当齿轮的凹部与磁头4相近时，间隙增大，磁通减小。这样就会引起置于磁头尾部的铁基钠米磁性条带磁阻抗的明显变化。通过电路的转换，齿凸与齿凹每变换一次就会输出一个标准的脉冲信号。输出脉冲数目与齿数和齿轮转速成正比，从而达到测量车轮转速和车辆速度的目的，而输出脉冲幅度并不随转速度变化而改变。
与背景技术相比，本发明的优点：
本发明主要利用了纳米微晶磁性材料具有巨磁效应而研制成的一种磁敏转速传感器。当外界磁场出现很小的磁通变化时就会使材料的交流阻抗发生很大的变化。其相对灵敏度可达1.0V/KA/m，比霍尔元件和磁电阻器件的灵敏度高几十倍，同时由于该材料经高温处理，材料即使在300℃以上仍能显示出巨磁阻抗效应，从而器件有高的热稳定性。传感磁路接近封闭，抗电磁干扰性能好。
附图说明
图1是本发明传感器与旋转齿轮2组成转速测试装置的示意图，其中1是转轴中心，3是轮齿。图2是本发明的结构示意图。图3是本发明传感器的后处理电路部分的电路结构框图。图4是本发明传感器的后处理电路部分的电路图。
具体实施方式
实施例
磁头采用φ2×2mm圆柱形永久磁铁。
可调偏置磁铁采用φ4×6mm带的永磁铁氧体。
线圈6的线圈管为φ2.5×12mm密封陶瓷管，两端有盖，线圈6用φ0.04mm高性能漆包线，在上述陶瓷管外缠绕120匝。
铁基纳米磁性条带13是铁基纳米微晶FeCuNbSiB材料，尺寸：12×1×0.025mm。
导磁铁芯14为软铁制的铁芯，尺寸：φ1×8mm。
外壳9为软铁制的铁磁性外壳。
骨架8为聚四氟乙烯制的异形构件。
封口5为环氧浇制的封盖，在磁头4、骨架8和外壳9之间起固定和保护作用。
本实施例采用的后处理电路部分的电路结构框图和后处理电路部分的电路图分别示于图3和图4。
本发明的纳米磁敏转速传感器具有灵敏度高，检测距离大，达2.5mm；热稳定性好；工作温度-40～150℃；抗电磁干扰能力强和使用寿命长等优点，特别适于用于汽车防抱死***、电机、各类机床、轧机的转轴的转速测定。
Claims (2)
1.一种纳米磁敏转速传感器，包括后处理电路部分，安装在印制板(7)上，该部分由稳压器、磁敏振荡器、滤波放大器、成形器和OC门组成，磁敏振荡器、滤波放大器、成形器和OC门顺次级联成由稳压器供电的后处理电路部分，引出线(11)共有三根，分别与+12V，OC门集电极和地线接，其特征在于，它还包括传感部分，该部分由磁头(4)，封口(5)，线圈(6)即L，骨架(8)，支架(10)和外壳(9)，磁头(4)是由软铁制成的圆柱，该圆柱的顶面和底面的中心处开有安装孔，顶面的安装孔内置有圆柱状磁铁，封口(5)是环氧树脂，线圈(6)，即L缠绕在线圈管上，该线圈管内置有铁基钠米磁性条带(13)，骨架(8)是由低介质损耗材料如聚四氟乙烯制成的异形构件，支架(10)是由软铁制成的管子，该管的内壁上开有螺纹，支架(10)内拧有导磁铁芯(14)和可调偏置磁铁(15)，导磁铁芯(14)的一端制有安装孔，外壳(9)是由软铁制成的圆筒，外壳(9)上开有出线孔(16)，调节孔(17)和安装孔(18)，磁头(4)和支架(9)通过各自的安装孔分别以中心线与线圈(6)的线圈管中心线重合的方式套接在线圈(6)的线圈管的两端，磁头(4)与可调偏置磁铁(15)相对的磁极为同名磁极，磁头(4)、线圈(6)的线圈管和支架(9)组成的部件借助螺孔(12)和螺钉固定于骨架(8)，印制板(7)借助螺钉固定于骨架(8)的侧面，传感部分和后处理电路部分通过线圈(6)，即L连接在一起，骨架(8)与外壳(9)套接在一起，引出线(11)经出线孔(16)引出，封口(5)封盖安装孔(18)。
2.利用权利要求1所述的纳米磁敏转速传感器测定旋转齿轮(2)转速的方法，其特征在于，具体操作如下：将该传感器以其中心线方向与旋转齿轮(2)的法线方向重合方式固定在旋转齿轮(2)的轮缘附近，磁头(4)的端面与轮缘相距可达2.5mm，引出线(11)中的+12V和地线分别与12V电源的正、负极连接，电脉冲信号，即转速信号从引出线(11)的第三根线输出，通过测定该信号的频率，便可测出待测旋转齿轮(2)的转速。
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