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1、各类传感器测速性能比较实验一、实验目的比较各类传感器对测速实验的性能差异。二、实验要求通过实验二十（霍尔测速实验）、实验二十一（磁电式传感器测速实验）、 实验二十八（电涡流传感器测转速实验）、实验三十一（光纤传感器测速实验） 以及实验三十二（光电转速传感器的转速测量实验），获得实验数据，进而对实 验数据进行比较，获得各传感器测速的性能。三、基本原理（一）霍尔测速实验：利用霍尔效应表达式UH = KHIB,当被测圆盘上装上 N只磁性体时，圆盘每转一周，磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，输出 电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速（转速=60*频率 /12）。（二）磁电式传感器
2、测速实验：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁e = -N 通变化时，线圈中感应电势：发生变化，因此当转盘上嵌AN个磁钢时，每转一周线圈感应电势产生N次变化，通过放大、整形和计数等电路 即可测量转速。（三）电涡流传感器测转速实验：利用电涡流的位移传感器及其位移特性， 当被测转轴的端面或径向有明显的位移变化（齿轮、凸台）时，就可以得到相应 的电压变化量，再配上相应电路测量转轴转速。本实验请实验人员自己利用电涡 流传感器和转动源、数显单元组建。（四）光纤传感器测速实验：利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射 光的明显变化产生的电脉冲，经电路处理即可测量转速。（五）光电转速传感器的转速测量实验：
3、光电式转速传感器有反射型和直射 型两种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的 光源在转盘上反射后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12 个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可 得到转速值。四、主要器件及单元霍尔式传感器、磁电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感 器、直流源15V、转速调节224V，转动源模块、光纤传感器实验模块、+5V直流电源、转动源单元及转速调节2-24V、数显转速/频率表。五、实验步骤根据各类传感器测速实验相应的实验指导，进行各类传感器的测速实验，并 记录好相应的实验数据。实验数据如下表（单
4、位：转/分）：5V6V7V8V9V10V11V12V13V霍尔式560685830102511751320150016701790磁电式565690870104012101370152516851850电涡流49062079594511001275149516401805光纤525730875101011601320148016501800光电530730900107012701435157517401905将各类传感器所记录的数据分别制成图表，分析数据如下:霍尔式500磁电式&V 6V 7V 5V 9V 1QV 11V12V1 敢电涡流5V 6V TV -BY W 1QV 11V12V LJ
5、V光纤20001300iSQO160014001200100 0600光电六、数据分析通过对数据分析，可以发现各类传感器在测速上具有以下几点不同：1）霍尔式传感器在测速上有所限制，需要具有磁钢，通过检测磁场变化， 可以得到电脉冲信号，获取后轮转动速度。优势在于获取信息准确，体积小，而 且不增加后轮负载，另外霍尔式车轮转速传感器抗电磁波干扰能力较强，常用于 电动车驱动轮的轮速感应检测。缺点是互换性比较差，信号随温度变化，非线性 输出，最好用单片机进行非线性和温度校正。2）磁电式传感器是以磁敏元件为检测基础的角位移传感器，对比光电编码器和 旋转变压器，它具备高可靠性，对使用环境要求低，抗震能力强，
6、转速高，结构 简单，装配简易，在同参数下体积更小，成本更低等诸多优点，缺点式测量低速 转动数据时精度低，抗电磁波千扰能力差；3）电涡流传感器的优点：可以长期可靠工作、灵敏度度高、抗干扰能力强、 非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，在大型旋转机械的轴位移、 轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测中广泛应用。缺点是对被测体表面尺寸 大小有一定限制和要求，而且维修成本高；4）光电传感器测量转速时转盘上反射（或吸收点）的多少对测速精度有影 响；优势是获取信息准确，精度高，搭建容易。缺点是光电编码器体积较大，在 车辆上使用时将导致车量底盘自重增加，而且光电传感器对环境要求高，容易受 环境污染而失
7、效。综上所述，各类传感器各有优缺点，适合不同方面的测速，在本实验中均能 够较为准确的测量速度，且测量误差并不是很大。七、实验总结通过这次实验，对各类传感器的理解更进一步，并且由于对各类传感器的测 速性能进行比较，更加深入了解传感器的实际应用。不同的传感器虽然能够对同 一物理量进行测量，但测量原理和测量过程不同，实验结果就会有不同的误差。 通过比较，才能对以后做其他类似实验更加得心应手。霍尔传感器：在混凝土钻孔取芯机主后轮驱动齿轮处，通过打孔，将几块很小的稀土磁 钢镶在里面，然后将霍尔元件安装在附近，通过检测磁场变化，可以得到电脉冲信号获取 后轮转动速度。优势在于获取信息准确，体积小，而且不增加
8、后轮负载。劣势是齿轮处靠近 主驱动电机，容易受磁场干扰;对齿轮打孔，容易损坏齿轮。其次是光电传感器：在主驱动 齿轮表面附上黑白间隔的彩带，将反射型光电传感器安装在齿轮附近，当黑白彩带交替通过 时，产生一系列电脉冲，由此获取转动角度。也可以对齿轮打孔，采用直射型光电传感器， 通过间断接受到的红外光，产生电脉冲信号，获取转动角度。优势是体积小，不增加后轮负 载，反射型方案对原有器件不需要再加工。劣势是精度受到光电管体积的限制。还有就算光 电编码器：另外购买光电编码器安装在主驱动齿轮上，通过齿轮传过来的转动信息，获取后 轮转角。作为玻璃棉卷毡生产厂家，综合其优势劣势作说明。优势是获取信息准确，精度高， 搭建容易。劣势是增加后轮负载光电编码器体积较大，导致车重增加。
