（1-4）

根據公式（1-3）和(hé)（1-4）可(kě)知(zhī)，在一(yī∑¶)個(gè)磁場(chǎng)旋轉中，磁場(chǎng)每旋轉♥←一(yī)周就(jiù)會(huì)産生(shēng​σπ)一(yī)個(gè)交流正弦波信号，其最大(dà)值為(w§ ∑₩èi)NBSω。為(wèi)消除雜(zá)波幹擾，使風(fēn↕≤δg)速傳感器(qì)在低(dī)風(fēngπ≠★¥)速時(shí)也(yě)能(néng)産生(shēng)足夠大(dà)的("©"↔de)感應電(diàn)壓，應選擇合适的(de)磁鐵(tiě)和(hé)< 線圈匝數(shù)和(hé)線圈截面積，盡可(kě)能(néng)在低(dī‍™€)速旋轉時(shí)使線圈中産生(shēnπ$g)足夠大(dà)的(de)感應電(diàn)壓。在線圈中插↓ γ入一(yī)根鐵(tiě)棒，将能(néng)有(y∏πǒu)效的(de)增強磁感應強度。

圖1是(shì)根據電(diàn)磁感應原理(lǐ)設計(jì)的≈α(de)一(yī)種風(fēng)速傳感器(qì)，其中磁鐵(tiě)為(wè£εβi)6磁極磁鐵(tiě)，當葉片系統受到(dào)風(fē‌©ng)壓的(de)作(zuò)用(yòng)旋轉時(shí)↓§，帶動螺旋槳軸上(shàng)的(de)六磁極磁盤旋轉，₽>α線圈中即感應出交流正弦波信号，其頻(pí₹✘n)率與螺旋槳的(de)轉速成正比，螺旋槳每轉一($ε☆'yī)周，線圈中就(jiù)感應出三個(¥☆gè)周期的(de)正弦波信号。經過電(diàn)路(l$→♥€ù)闆信号放(fàng)大(dà)和(hé)整形，輸出頻(¶ pín)率正比于風(fēng)速的(de)方波信号。

圖1 根據電(diàn)磁感應原理(lǐ)設©•計(jì)的(de)風(fēng)速傳感器(qì)

1.2 霍爾效應原理(lǐ)

當一(yī)塊通(tōng)有(yǒu)電(diàn)♥‍¥$流的(de)金(jīn)屬或半導體(tǐ)↕×薄片垂直地(dì)放(fàng)在磁場(chǎng)中時(shí)，薄片的('​♦de)兩端就(jiù)會(huì)産生(shē ¥ng)電(diàn)位差，這(zhè)種現(±β ↕xiàn)象就(jiù)稱為(wèi)霍爾效應。這(zhè)個(gè)電(di≤ àn)位差的(de)大(dà)小(xiǎo)與磁場(chǎng)強← 度和(hé)電(diàn)流成正比，方向與磁場(chǎng)方向和(hé)®₹↓電(diàn)流方向有(yǒu)關。

霍爾元件(jiàn)是(shì)一(yī)種基于霍爾效應的₩‌(de)磁傳感器(qì)。當磁體(tǐ)離(lí)開(kāi)霍爾元件(jδ'♣iàn)的(de)範圍時(shí)，磁場(chǎng)αφσ→的(de)強度減弱，霍爾元件(jiàn)的(de)電(d‍γ←¥iàn)壓也(yě)随之變小(xiǎo)。相<& (xiàng)反，當磁體(tǐ)靠近(jìn)霍爾元 ↑✔件(jiàn)時(shí)，磁場(chǎng)的(de)強度增強，霍爾元•✔✔件(jiàn)的(de)電(diàn)壓也(yě)随之φ↕增大(dà)。通(tōng)過對(duì)霍爾元件(jiàn)兩側電(dià ™‌♥n)壓的(de)檢測，可(kě)以判斷磁體(tǐ)的(←±↕φde)位置和(hé)運動狀态。按照(zhào)霍爾元件(jiànβ€)的(de)功能(néng)可(kě)将它們分(fēn)為(wèi‌↔ )：霍爾線性器(qì)件(jiàn)和(hé)霍爾開(k€≈©"āi)關器(qì)件(jiàn)。風(fēng)速風(fēng)向γ>π×傳感器(qì)主要(yào)應用(yòng±♠×γ)霍爾開(kāi)關來(lái)計(jì∑γλ♣)算(suàn)螺旋槳轉速。

圖4 根據霍爾效應設計(jì)的(de)風(fēng)速風(fēn♦→£€g)向傳感器(qì)

1.3 光(guāng)電(diàn)開(kāi)關原理(lǐ)

槽型光(guāng)電(diàn)開(kāi)關是(shì)™₹紅(hóng)外(wài)線發射器(qì)和(✔★hé)紅(hóng)外(wài)線接收器(qì)于一(±​ yī)體(tǐ)的(de)光(guāng)電(diàn)傳感器(qì)，其發≈ ©射器(qì)和(hé)接收器(qì)分(fēn)别位于U型槽的(de)兩邊，并∏∑→ 形成一(yī)光(guāng)軸，當被檢測物(wù)體(tǐ)α<÷經過U型槽且阻斷光(guāng)軸時(shí)，光(guāng)電($≠ diàn)開(kāi)關就(jiù)産生(shēng)了(le)檢測到≈÷∞‌(dào)的(de)開(kāi)關信号。

風(fēng)速傳感器(qì)的(de)核心部分(fēn)，主要(yào)©&由槽型光(guāng)電(diàn)開(kāi)β≠關管和(hé)随風(fēng)速軸一(yī)起旋轉的(de‍¥α)均勻開(kāi)孔圓盤組成。設隔光(guāng)×✘σπ圓盤均勻開(kāi)孔槽數(shù)為(wèi)a，±↕&™則在槽型光(guāng)電(diàn)開(kāi)關管被施加正常電(d•∑iàn)壓後，每當開(kāi)孔圓盤從(cóng)光(guāng)電(diàn≥↕<↕)開(kāi)關管中間(jiān)轉動一(yī)周時 ¥§(shí)，将産生(shēng)a個(gè)脈沖，通(tōng)過變換電(di♥​ àn)路(lù)即可(kě)輸出脈沖的(de)頻(pín)率。

圖5 格雷碼盤結構示意圖

2.2 電(diàn)阻式測量風(fēng)向原理(lǐ)

電(diàn)阻式風(fēng)向傳感器(qì)↑​​采用(yòng)類似滑動變阻器(qì)的(de)結構，即電δ☆(diàn)位計(jì)，它是(shì)由一(yī)個(gè)電(di≥≈àn)阻體(tǐ)和(hé)一(yī)個÷₽(gè)轉動或滑動系統組成。當電(diàn™×®)阻體(tǐ)的(de)兩個(gè)固定觸電(diàn)之間(jiān)外(£♣wài)加一(yī)個(gè)電(diàn)壓時(shí)，>©通(tōng)過轉動或滑動系統改變觸點在電§₹×≤(diàn)阻體(tǐ)上(shàng)的(de)位置，在動觸點與固定觸點之間←♦$(jiān)便可(kě)得(de)到(dào↓↕λλ)一(yī)個(gè)與動觸點位置成一(yī)定關系↕φ的(de)電(diàn)壓。當風(fēng)向π"®标産生(shēng)轉動的(de)時(shí)候，滑動變阻★‌♦器(qì)的(de)滑杆會(huì)随著(φ↕¶₹zhe)頂部的(de)風(fēng)向标一(←≈λyī)起轉動，而産生(shēng)的(de)不(bù)同的π€™(de)電(diàn)壓變化(huà)就(jiù)∑¶可(kě)以計(jì)算(suàn)出風(fē¥ ✘×ng)向的(de)角度或者方向。

圖6 電(diàn)位計(jì)

2.3 電(diàn)子(zǐ)羅盤式測風(fēng€β)向原理(lǐ)

電(diàn)子(zǐ)羅盤是(shì)₩§一(yī)種基于磁場(chǎng)感應原理(lǐ)工(gōng)作(zuò)的₽↔α(de)設備，用(yòng)于測量和(hé)确定物(wù)體(>βtǐ)的(de)方向。

根據法拉第電(diàn)磁感應定律，當一♦ $€(yī)個(gè)導體(tǐ)在磁場(chǎ¶£←πng)中運動吋，會(huì)在導體(tǐ)兩端産生(shēng)感應σ‍電(diàn)動勢。電(diàn)子(zǐ)羅盤利用(yòng"•)這(zhè)個(gè)原理(lǐ)來(lái)感應地☆♦$(dì)球的(de)磁場(chǎng)。

地(dì)球本身(shēn)就(jiù)有(y≈$•ǒu)一(yī)個(gè)磁場(chǎng)，₹€它的(de)磁力線會(huì)從(cóng)地(dì)球的(dσ&₩e)南(nán)極指向北(běi)極。電(di®>àn)子(zǐ)羅盤中的(de)磁感應線圈可(kě)以感應到π₹(dào)地(dì)球磁場(chǎng)的(de)變化(huà)，通(t♦♦♦ōng)過測量磁場(chǎng)的(de)強度和(hé)方向≠π♦✘來(lái)測定物(wù)體(tǐ)的(de)方位。

電(diàn)子(zǐ)羅盤将感應到(dào)‌φ 的(de)磁場(chǎng)信号傳輸到(dào)處理(€α lǐ)器(qì)中。處理(lǐ)器(qì)會(huì)對(duì)信号進行(•↔&§xíng)放(fàng)大(dà)、濾波和(hé)校(xק♦εiào)正等處理(lǐ)，以确保測量的(de)準确性。經過處理(l€•ǐ)後的(de)信号被轉換為(wèi)可(kě)↕Ωλ視(shì)化(huà)的(de)輸出，通(tōng)≠ ≥☆常以數(shù)字或指針形式顯示方向。

2.4 霍爾角度傳感器(qì)

霍爾角度傳感器(qì)是(shì)一(yī)÷↕→種用(yòng)于測量物(wù)體(tǐ)角度的(de)傳σ$感器(qì)，采用(yòng)霍爾效應原理(lǐ)。當通(t>★≥ōng)過一(yī)個(gè)材料時(shí)，由于霍爾效應，會(hu₩♥ ì)産生(shēng)一(yī)個(gè)與外(wài)磁場•♦(chǎng)方向垂直的(de)電(diàn)場(chǎng)，±∏σ↕該電(diàn)場(chǎng)的(de)大(dà)小( •<xiǎo)與外(wài)磁場(chǎng)的(de)≥'>強度成正比。霍爾角度傳感器(qì)利用(yòng)這(zhè)£✘個(gè)原理(lǐ)測量外(wài)磁場(π✔chǎng)的(de)強度，從(cóng)而測量物(wù)體(tǐ)的(♣σde)角度。

霍爾角度傳感器(qì)通(tōng)常由霍爾元件(jiàn)、磁環φ♣∞σ和(hé)信号處理(lǐ)電(diàn)路(lù)組成。在使用(yòng★±)時(shí)，磁環被安裝在旋轉的(de)軸"€✔✘上(shàng)，當旋轉軸轉動時(shí)，磁場♦€(chǎng)會(huì)随之改變，霍爾元件(jiàn)檢測到(dào)這(×↓‍zhè)種變化(huà)，并将其轉化(huà)為(wèi)電(diàn)信>∑δ号輸出。信号處理(lǐ)電(diàn)路(lù)将這(zhè)個(→☆≥±gè)電(diàn)信号進行(xíng)放(f>α àng)大(dà)、濾波和(hé)線性化(huà)處理(lǐ)，從(cón↑ &>g)而輸出一(yī)個(gè)與物(wù)體(tǐ)角度成正比的(de)♦←&♣電(diàn)信号。

霍爾角度傳感器(qì)的(de)特性曲線是(shì)其輸出電(d‌ iàn)壓與物(wù)體(tǐ)角度之間(jiān)的(de)關系$π→曲線，通(tōng)常呈現(xiàn)線性或₹​™π非線性的(de)形狀。在線性霍爾角度傳感器(qì)中，輸✔™‌'出電(diàn)壓與物(wù)體(tǐ)角π₩‍φ度成線性關系，因此，其特性曲線為(wèi)一(yī)條直線。而在非∑§線性霍爾角度傳感器(qì)中，輸出電(diàn)壓與物(wù)體®$≠™(tǐ)角度之間(jiān)的(de)關系可(kě)能(néng)不(bù)是₹₩× (shì)線性的(de)，因此，其特性曲線可(kě)能(néΩδ☆&ng)為(wèi)一(yī)條曲線。