锑化铟磁阻转速传感器设计
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摘要
传感器技术、通信技术和计算机技术成为现代信息技术的三大支柱。传感器是采集对象与信息系统的接口，是系统感知、获取与检测信息的窗口。磁传感器是传感器大家族中的一个重要分支。利用磁场的无接触特性，对齿轮的转速进行测量是磁传感器应用的一个重要方面，本文所研究的锑化铟(InSb)磁阻转速传感器即是针对齿轮转速测量而开发的一类传感器。
本文首先介绍了与锑化铟有关的基本电磁原理，在此基础上对锑化铟磁阻转速传感器原理进行了分析。设计了三种不同的信号处理电路，选择了直接耦合放大型信号处理电路作为锑化铟磁阻转速传感器的使用电路。对直接耦合放大型信号处理电路进行了优化以利于实用，对传感器使用的锑化铟磁敏感元件中磁敏电阻的不对称性提出了要求。对传感器的各项性能进行了测试，结果表明：(1)传感器对使用的锑化铟磁敏电阻的灵敏度没有特别高的要求。(2)稳定性及耐压试验表明，传感器信号处理电路中IC的三个关键管脚：管脚3(PIN3)、管脚5(PIN5)、管脚8(PIN8)的静态电压中，PIN3、PIN5的静态电压很稳定，而PIN8的静态电压有相对较大的变化，但都未超过2.40V。(3)对噪声的分析表明，不管是温度变化还是稳定性试验，差分放大器输出端的噪声都是很小的，没有超过30mV。(4)转速信号的大小与传感器和齿轮间的间隙满足一元二次关系。(5)对传感器带负荷能力的试验表明了负载电流的大小随负载的增大而减小，输出信号的高电平随负载的增大而增大。(6)传感器的线性特性表明，锑化铟磁敏转速传感器测量的准确性可以与国外同类产品相媲美，是值得推广的。
Human being has been gradually stepped into the information era. Information acquisition, processing and transmission are the main three parts of the modern information technology. Sensors are the interface of the studied object and the information system, and also the window of die system to acquire and detect information. Sensors are an important branch that can be used to detect the non-electronically characteristics through the magnetic field. The InSb tnagnetosensitive sensor in this paper is for the fine measurement of the gear rev.
Firstiy, the paper introduces the basic electromagnetism theory about InSb, and then analyze the principle of InSb magnetosensitive rev sensor. And designs 3 differ single processing circuit, selects the directly coupling amplify single processing circuit for this sensor and optimized it for practicality. And some request for die InSb magnetosensitive element of mis sensor is also given.
Some capabilities of this sensor are tested The results indicated that (1) It is no special requests about sensitivity for the InSb magnetosensitive element of this sensor; (2) As for stability and voltage tolerance, the static voltages of the mo key points of the single processing circuit (PIN3> PIN5) are very steady, but the PINS's which do not reach to 2.40V has relatively biggish varieties. (3) As for noise, whenever the temperature or stability test, the output of difference amplifier has no reach to 30 mv. (4) The relationship of rev single and the gap between sensor and gear is match the equation: y=aX2 +bX+C; (5) As for load, the current of load shoud be down when load is up, but the high voltage of sensor output will up also. (6) The linearity charactersitis of this sensor indicate that the veracity of InSb magnetosensitive rev sensor can be compared beauty with the same kind products of overseas, worthy of popularizing.
本文首先介绍了与锑化铟有关的基本电磁原理，在此基础上对锑化铟磁阻转速传感器原理进行了分析。设计了三种不同的信号处理电路，选择了直接耦合放大型信号处理电路作为锑化铟磁阻转速传感器的使用电路。对直接耦合放大型信号处理电路进行了优化以利于实用，对传感器使用的锑化铟磁敏感元件中磁敏电阻的不对称性提出了要求。对传感器的各项性能进行了测试，结果表明：(1)传感器对使用的锑化铟磁敏电阻的灵敏度没有特别高的要求。(2)稳定性及耐压试验表明，传感器信号处理电路中IC的三个关键管脚：管脚3(PIN3)、管脚5(PIN5)、管脚8(PIN8)的静态电压中，PIN3、PIN5的静态电压很稳定，而PIN8的静态电压有相对较大的变化，但都未超过2.40V。(3)对噪声的分析表明，不管是温度变化还是稳定性试验，差分放大器输出端的噪声都是很小的，没有超过30mV。(4)转速信号的大小与传感器和齿轮间的间隙满足一元二次关系。(5)对传感器带负荷能力的试验表明了负载电流的大小随负载的增大而减小，输出信号的高电平随负载的增大而增大。(6)传感器的线性特性表明，锑化铟磁敏转速传感器测量的准确性可以与国外同类产品相媲美，是值得推广的。
Human being has been gradually stepped into the information era. Information acquisition, processing and transmission are the main three parts of the modern information technology. Sensors are the interface of the studied object and the information system, and also the window of die system to acquire and detect information. Sensors are an important branch that can be used to detect the non-electronically characteristics through the magnetic field. The InSb tnagnetosensitive sensor in this paper is for the fine measurement of the gear rev.
Firstiy, the paper introduces the basic electromagnetism theory about InSb, and then analyze the principle of InSb magnetosensitive rev sensor. And designs 3 differ single processing circuit, selects the directly coupling amplify single processing circuit for this sensor and optimized it for practicality. And some request for die InSb magnetosensitive element of mis sensor is also given.
Some capabilities of this sensor are tested The results indicated that (1) It is no special requests about sensitivity for the InSb magnetosensitive element of this sensor; (2) As for stability and voltage tolerance, the static voltages of the mo key points of the single processing circuit (PIN3> PIN5) are very steady, but the PINS's which do not reach to 2.40V has relatively biggish varieties. (3) As for noise, whenever the temperature or stability test, the output of difference amplifier has no reach to 30 mv. (4) The relationship of rev single and the gap between sensor and gear is match the equation: y=aX2 +bX+C; (5) As for load, the current of load shoud be down when load is up, but the high voltage of sensor output will up also. (6) The linearity charactersitis of this sensor indicate that the veracity of InSb magnetosensitive rev sensor can be compared beauty with the same kind products of overseas, worthy of popularizing.
引文
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