[实用新型]巨磁传感器及巨磁传感器测速机构

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及测速技术领域，具体为一种巨磁传感器，及使用此种巨磁传感器制作的非接触式旋转运动测速机构。

(二)技术背景

巨磁电阻(Giant Magneto Resistive)简称为GMR，是集磁性薄膜，半导体集成及纳米技术为一体的高新技术产品，GMR在磁场作用下电阻效应大，一般巨磁电阻变化的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁阻数值约高十余倍。因此以GMR制作的传感器和光电等传感器相比，具有分辨率高、可靠性强、低速静态检测，响应快，检测距离远、频带宽、功耗小、体积小、能工作于恶劣环境等优点，近年来受人瞩目，已问世的有GMR电流传感器、GMR位移传感器等。若将现有的GMR位移传感器用于旋转测速机构，一方面其分辨率不够高，另外不能辨别转动方向，固目前尚未有专用于旋转测速机构的适当的巨磁传感器。

在科研、生产活动中经常需要对机械设备运行状态进行控制和调节，为此就需要各种类型旋转运动的测速机构，比如，测速发电机、光栅编码器、机械传动指针式转速测量仪、磁脉冲或光脉冲式转速测试仪，AMR磁性编码器等。这些测速装置有接触式也有非接触式，各有其优缺点。就最常用的测速发电机、光栅编码器、AMR磁性编码器三者比较而言，测速发电机低速、高速特性均不好。光栅编码器克服了测速发电机的缺点，但耐候性差，易受潮湿、长霉斑，因而影响精度。各向异性磁阻AMR(Anisotropic MagnetoResistive)磁性编码器能工作于恶劣环境，但美中不足的是AMR磁性编码器的分辨率不高，目前国际上利用传统AMR材料制作的磁传感器，其磁场分辨率指标为40微高斯，故其磁鼓的磁极不得过窄，即有限的条件下，磁极对数不能太多。这样，在相同尺度条件下AMR磁性编码器就不如光栅编码器输出的脉冲数多，即精度较其低。

GMR材料比AMR材料磁电阻变化率大，灵敏度高，故研究人员目前正研发采用巨磁传感器的、满足环境条件恶劣的场合使用的、高精度高分辨率的巨磁测速机构。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种专用于旋转测速机构的巨磁传感器，其分辨率高，且能辨别转动方向。

本实用新型的另一目的是设计一种使用本实用新型设计的巨磁传感器的巨磁测速机构，用于在线同步跟踪被检测物体的旋转速度。

本实用新型设计的巨磁传感器包括绝缘基板和巨磁电阻，在基板平面上平行固定N组巨磁电阻栅条，N＝4、或6，每组有n条长3mm～5mm、宽0.015mm～0.03mm的巨磁电阻，n为4～24的整数，栅条中心距为0.1mm～0.5mm，每组栅条的宽度为2.5 mm～10.0mm。每个巨磁电阻的阻值为500Ω～1000Ω。将N组巨磁电阻栅条分为前后两部分N₁和N₂，4组时第1、2组为N₁部分、第3、4组为N₂部分，6组时第1、2、3组为N₁部分、第4、5、6组为N₂部分；N₁部分的各组的各个巨磁电阻栅条的一端相互联接、为该传感器的输入端a，N₂部分的各组的各个巨磁电阻栅条的一端相互联接、为该传感器的输入端b；N₁部分各组依次与N₂部分各组的各条巨磁电阻栅条的另一端相联后为传感器的输出端；即，4组时N₁部分的第1、2组分别与N₂部分的第3、4组的各个巨磁电阻栅条的另一端相联为传感器输出端A和输出端B，6组时N₁部分的第1、2、3组依次分别与N₂部分的第4、5、6组的各个巨磁电阻栅条的另一端相联为传感器输出端A、B、C。

传感器输入端接直流电源，输出端输出变化的电压接放大电路。本实用新型设计的巨磁传感器测速机构，包括巨磁传感器、磁鼓、微处理器电路模块，其巨磁传感器为上述本实用新型的巨磁传感器，磁鼓直径为28mm～35mm，径向交错均匀分布800对～1600对磁极。磁鼓转轴经磁吸力联轴器与待测物体的旋转轴驱动连接，旋转机械能量通过磁吸力连轴器传递给磁鼓。巨磁传感器固定于磁鼓一侧，其巨磁电阻栅条与磁鼓轴线平行，巨磁传感器与磁鼓表面的距离为0.05mm～0.15mm。巨磁传感器与放大电路连接，放大电路接入微处理器电路模块。

本实用新型的巨磁传感器测速机构同步检测转速的具体步骤如下：