磁电转速传感器的工作原理和特点
磁电式转速传感器测转速实验
磁电式转速传感器测转速实验本文主要介绍磁电式转速传感器的工作原理及其在转速测量中的应用。
通过实验验证它的测速精度，并探究其各种测速原理。
一、磁电式转速传感器的工作原理磁电式转速传感器是一种测量转速的传感器，它利用磁电效应实现测量。
磁电效应是指物质受到磁场作用后，会产生电压或电流变化的现象。
磁电式转速传感器利用磁场作用于旋转铁芯时，感应出的磁场信号，然后将这个信号转化成电信号，从而测量转速。
磁电式传感器主要是由磁场发生装置和信号处理电路组成。
其中磁场发生装置中通常包括磁铁和磁性材料，而信号处理电路包括放大电路、滤波电路和信号采集电路等。
磁电式传感器通过磁场感应出的电压信号，可以测量旋转体的转速。
磁电式转速传感器是一种广泛应用于测量转速的传感器。
它通常被用于汽车、摩托车、机床、船舶、电机、风力发电等领域中的转速测量。
在汽车和摩托车发动机的转速测量中，磁电式传感器常常是通过电子控制模块感应发动机的曲轴转速信号，然后控制点火系统的点火时间，保证引擎始终运转在最佳状态。
在机械系统中，磁电式传感器被广泛应用于螺纹切削加工机床、数控机床、切削机床、磨削机床等精密加工设备的转速测量中。
磁电式传感器由于其测量精度高、探测范围广、安装简单等优点，可广泛应用于各种机械系统的转速测量中。
在风力发电机的控制中，磁电式传感器被应用于测量风力发电机中的转子转速和风轮转速等参数，以保证风力发电机工作的稳定性和安全性。
1、实验目的2、实验器材磁电式转速传感器、旋转体、气缸等。
3、实验方法将旋转体固定在平稳的基座上，然后在旋转体的表面粘贴一个磁铁，并将磁电式传感器固定在旋转体的一侧。
然后将旋转体旋转起来，使磁铁经过磁电式传感器，记录下磁电式传感器测量到的电信号。
通过多次测试，得出磁电式传感器感应的信号的方波峰值时间周期，并计算出转速。
最后，通过计算得出磁电式传感器的测速精度。
4、实验结果通过实验得出磁电式转速传感器的测速精度达到了0.1%。
磁电式传感器测量转速原理
磁电式传感器测量转速原理1.介绍磁电式传感器是一种常用于测量转速的传感器，通过检测磁场的变化来计算物体的转速。
它具有结构简单、精度高、响应快等优点，在许多领域都得到广泛应用。
2.磁电式传感器的工作原理磁电式传感器通过利用磁场感应现象来测量转速。
当传感器与被测物体相互作用时，磁场的变化会产生电压信号，从而实现转速的测量。
3.磁电式传感器的结构3.1 磁敏元件磁电式传感器的核心部件是磁敏元件，它可以将磁场变化转换为电压信号。
常用的磁敏元件包括霍尔元件和磁致伸缩(Magnetostrictive)元件。
3.2 信号调理电路信号调理电路用于放大和整形由磁敏元件产生的微弱电压信号，以便后续的处理和分析。
它可以提高传感器的灵敏度和稳定性。
3.3 输出接口输出接口将处理后的电压信号转换为转速值或其他形式的信息输出，便于用户进行监测和控制。
4.磁电式传感器测量转速的步骤4.1 确定测量位置在安装磁电式传感器之前，需要确定被测物体上用来测量转速的位置。
通常选择物体上的凸起或特定的标记点作为测量点，以确保测量的准确性和稳定性。
4.2 安装磁电式传感器根据测量位置确定的要求，正确安装磁电式传感器。
通常需要将传感器固定在物体上，并保持一定的距离，以便磁场的变化能够被传感器准确地检测到。
4.3 连接电路将磁电式传感器的输出端口与信号调理电路相连接，确保信号能够被正确的接收和处理。
4.4 校准和调试在使用磁电式传感器进行转速测量之前，需要进行校准和调试，以确保测量结果的准确性和可靠性。
校准过程中，可以通过与其他精密测量设备进行对比，来调整传感器的灵敏度和输出。
5.磁电式传感器测量转速的应用5.1 汽车工业在汽车工业中，磁电式传感器被广泛用于测量车辆引擎的转速。
它可以帮助监测引擎的工作状态，提高车辆的性能和燃油利用率。
5.2 机械制造磁电式传感器在机械制造过程中也有很多应用。
它可以用于测量机器工作部件的转速，以监测和控制机器的运行状态。
比较磁电式光电式编码器三种转速传感器测量原理及特点
比较磁电式光电式编码器三种转速传感器测量原理及特点一、前言转速传感器是测量机械设备旋转速度的重要工具，广泛应用于各种机械设备中。
磁电式光电式编码器和霍尔式编码器是常见的转速传感器，本文将分别介绍这三种传感器的测量原理及特点。
二、磁电式编码器1. 原理磁电式编码器是一种基于磁性材料的转速传感器。
其原理是通过在旋转轴上安装一个磁性码盘，当旋转轴旋转时，磁性码盘上的磁极会在传感器内部产生变化。
这个变化会被传感器内部的线圈接收到，并转换成一个模拟信号输出。
2. 特点（1）高分辨率：由于采用了高精度的磁性码盘和线圈，因此可以实现高分辨率的测量。
（2）高精度：由于采用了高精度的材料和制造工艺，因此可以实现高精度的测量。
（3）适用范围广：由于可以根据不同需求定制不同类型和规格的磁性码盘和线圈，因此适用范围广。
三、光电式编码器1. 原理光电式编码器是一种基于光学原理的转速传感器。
其原理是通过在旋转轴上安装一个透明的码盘和一组发光二极管和接收二极管，当旋转轴旋转时，码盘上的透明窗口会使得发射的光线被接收二极管接收到，从而产生一个模拟信号输出。
2. 特点（1）高分辨率：由于采用了高精度的透明码盘和发射接收元件，因此可以实现高分辨率的测量。
（2）高精度：由于采用了高精度的材料和制造工艺，因此可以实现高精度的测量。
（3）适用范围广：由于可以根据不同需求定制不同类型和规格的透明码盘和发射接收元件，因此适用范围广。
四、霍尔式编码器1. 原理霍尔式编码器是一种基于霍尔效应的转速传感器。
其原理是通过在旋转轴上安装一个磁性码盘和一组霍尔元件，当旋转轴旋转时，磁性码盘上的磁极会使得霍尔元件产生电压变化，从而产生一个模拟信号输出。
2. 特点（1）结构简单：由于采用了霍尔元件，因此结构简单。
（2）易于制造：由于采用了简单的材料和制造工艺，因此易于制造。
（3）适用范围广：由于可以根据不同需求定制不同类型和规格的磁性码盘和霍尔元件，因此适用范围广。
磁电式转速传感器的原理
磁电式转速传感器的原理
磁电式转速传感器是一种常用于测量旋转机械设备转速的传感器。
它利用磁场和电信号的相互作用原理，将机械转速转化为电信号输出，从而实现对转速的准确监测和控制。
磁电式转速传感器的工作原理主要是基于霍尔效应和磁致伸缩效应。
在传感器内部，通常包含一个磁铁和一个霍尔元件。
当机械设备旋转时，磁铁会随之旋转，产生一个磁场。
而霍尔元件则可以检测到这个磁场的变化，进而产生相应的电压信号输出。
具体来说，当磁铁旋转时，磁场的变化会使得霍尔元件内部的电荷分布发生改变，从而引起霍尔元件两侧产生不同电势差，即霍尔电压。
通过测量霍尔电压的大小，就可以确定机械设备的转速。
此外，磁电式转速传感器还可以通过磁致伸缩效应实现对转速的测量。
当机械设备旋转时，磁铁会使传感器内部的磁致伸缩材料发生形变，从而改变传感器的电阻值，进而产生电信号输出。
磁电式转速传感器具有灵敏度高、响应速度快、精度高等优点，广泛应用于汽车、船舶、飞机、工业生产等领域。
它可以实现对转速的实时监测，从而确保设备运行的安全稳定性。
此外，磁电式转速传感器还可以与其他控制系统集成，实现对设备转速的自动调节和控制，提高生产效率和质量。
总的来说，磁电式转速传感器通过利用磁场和电信号的相互作用原
理，将机械设备的转速转化为电信号输出，实现对转速的准确监测和控制。
它在工业生产和机械设备领域具有重要的应用意义，为提高生产效率和保障设备安全运行发挥着重要作用。
转速传感器工作原理
转速传感器工作原理转速传感器是一种用于测量机械设备转速的传感器，它能够将转速转换为电信号输出，从而实现对转速的监测和控制。
转速传感器的工作原理主要是通过感知机械设备的运动状态，将这种运动状态转换为电信号输出，从而实现对转速的测量和监测。
转速传感器的工作原理主要包括以下几个方面：1. 磁性感应原理一种常见的转速传感器工作原理是基于磁性感应原理。
这种传感器通常包括一个旋转的磁铁和一个固定的线圈。
当磁铁旋转时，它会产生一个变化的磁场，这个变化的磁场会感应出线圈中的电流。
通过测量这个电流的大小和频率，就可以确定机械设备的转速。
2. 光电传感原理另一种常见的转速传感器工作原理是基于光电传感原理。
这种传感器通常包括一个发光二极管和一个光敏电阻。
当机械设备旋转时，发光二极管会发出光束，光敏电阻会感应这个光束的变化。
通过测量光敏电阻的电阻值的变化，就可以确定机械设备的转速。
3. 声波传感原理还有一种转速传感器工作原理是基于声波传感原理。
这种传感器通常包括一个发射声波的装置和一个接收声波的装置。
当机械设备旋转时，发射声波的装置会发出声波，接收声波的装置会感应这个声波的变化。
通过测量声波的传播时间和频率，就可以确定机械设备的转速。
无论是哪种工作原理，转速传感器都能够准确、可靠地测量机械设备的转速，从而实现对机械设备的监测和控制。
这对于保证机械设备的正常运行和延长机械设备的使用寿命具有非常重要的意义。
总的来说，转速传感器的工作原理主要是通过感知机械设备的运动状态，将这种运动状态转换为电信号输出，从而实现对转速的测量和监测。
不同的传感器可能采用不同的工作原理，但它们都能够准确、可靠地测量机械设备的转速，为机械设备的运行提供重要的数据支持。
磁阻式转速传感器原理
磁阻式转速传感器原理磁阻式转速传感器是一种常用于测量旋转物体转速的传感器，它利用磁阻效应来实现对转速的测量。
其工作原理是基于磁阻效应，即当磁场在磁敏感材料中发生变化时，会引起磁阻的变化，从而产生电压信号。
磁阻式转速传感器通常由磁敏感材料、磁场源和信号处理电路组成。
磁敏感材料是磁阻式转速传感器的核心部件，它通常是一种磁敏感材料，如铁氧体、磁性材料等。
当旋转物体上的齿轮或磁铁经过磁敏感材料时，会改变磁场的分布，从而引起磁阻的变化。
磁场源是用来产生磁场的部件，通常是一种永磁体或电磁铁。
磁场源的作用是在磁敏感材料周围形成一个稳定的磁场，使得当旋转物体上的磁铁或齿轮经过时，能够引起磁阻的变化。
信号处理电路是用来处理磁阻式转速传感器输出的电压信号的部件，它通常包括放大、滤波、数字转换等功能，将传感器输出的微弱电压信号转换为可供外部系统使用的数字信号。
磁阻式转速传感器的工作原理是当旋转物体上的磁铁或齿轮经过磁敏感材料时，会引起磁阻的变化，从而产生电压信号。
通过信号处理电路的处理，最终可以得到与旋转物体转速相关的数字信号。
磁阻式转速传感器具有灵敏度高、响应速度快、结构简单、成本低等优点，因此在工业控制、汽车电子、航空航天等领域得到了广泛的应用。
它可以用来测量发动机、风扇、泵等旋转设备的转速，实现对设备运行状态的监测和控制。
总的来说，磁阻式转速传感器是一种基于磁阻效应实现转速测量的传感器，具有灵敏度高、响应速度快、结构简单、成本低等优点，因此在工业控制、汽车电子、航空航天等领域得到了广泛的应用。
它的工作原理是基于磁阻效应，当旋转物体上的磁铁或齿轮经过磁敏感材料时，会引起磁阻的变化，从而产生电压信号。
经过信号处理电路的处理，最终可以得到与旋转物体转速相关的数字信号。
转速传感器工作原理
转速传感器工作原理
转速传感器是一种引用器件，用于测量物体的转速。
它的工作原理基于霍尔效应或光电效应。
以下是两种常见的工作原理：
1. 霍尔效应：
转速传感器利用霍尔元件来检测磁场的变化，从而测量物体的转速。
霍尔元件是一种半导体器件，它在有磁场存在时会产生电压。
传感器将霍尔元件放置在旋转的物体附近，并通过磁铁或磁场产生装置产生磁场。
当物体旋转时，磁场的变化会导致霍尔元件产生电压信号。
通过测量电压信号的频率或幅度变化，传感器可以计算出物体的转速。
2. 光电效应：
转速传感器利用光电传感器来检测物体的旋转，并通过光门的开闭进行测量。
光电传感器包括发光二极管和光敏元件。
传感器的发光二极管发出光线，而光敏元件检测到光线的反射。
当物体旋转时，反射光线的强度会发生变化。
传感器通过检测光线的变化来计算物体的转速。
通常，在旋转物体上会安装一些反射式标记，例如反光贴或光栅。
当标记通过光门时，光线会被遮挡或反射，从而导致光电传感器检测到光线的变化。
这些工作原理的转速传感器广泛应用于汽车、飞机、电机等领域，用于监测和控制转速。
磁电式转速传感器工作原理
磁电式转速传感器工作原理
磁电式转速传感器的工作原理是基于磁感应定律和磁敏电阻的特性。
当磁场发生器旋转时，会产生一个旋转的磁场。
磁敏传感器放置在磁场发
生器附近，磁感应线圈内的磁阻会随着磁场变化而变化。
磁敏传感器通过
测量磁感应线圈的电阻值来确定磁场的变化，从而确定转速。
具体来说，磁感应线圈的电阻值与磁感应强度之间存在一定的关系。
当磁感应强度变化时，磁感应线圈的电阻值也会变化。
利用这个原理，通
过测量电阻值的变化就可以确定磁场的变化，从而确定转速。
磁电式转速传感器中的磁感应线圈采用磁敏电阻（MR）或磁敏电容（MC）等材料制成。
这些材料具有磁阻或电阻随磁场变化而发生变化的特性。
当磁感应强度变化时，磁敏电阻或磁敏电容的阻值或容值也会发生变化。
信号处理电路通过测量磁敏元件的电阻或电容值来得到转速信号。
为了保证传感器的稳定性和精度，磁电式转速传感器通常采用差比测
量方法。
差比测量方法是指将待测信号与参考信号进行比较，从而得到差值。
在磁电式转速传感器中，信号处理电路会采集磁敏元件的电阻或电容值，与一个参考信号进行比较，得到差值。
根据差值的大小，可以确定转
速的大小。
总结起来，磁电式转速传感器的工作原理是利用磁感应线圈的电阻或
电容随磁场变化而变化的特性，通过测量磁感应元件的电阻或电容值来确
定转速。
它适用于广泛的应用领域，如汽车制造、风力发电、机械加工等。
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磁电转速传感器的工作原理和特点
磁电式转速传感器是利用磁电感应来测量物体转速的，属于非接触式转速测量仪表。
磁电式转速传感器可用于表面有缝隙的物体转速测量，有很好的抗干扰性能，多用于发动机等设备的转速监控，在工业生产中有较多应用。
磁电式转速传感器的工作原理
磁电式转速传感器是以磁电感应为基本原理来实现转速测量的。
磁电式转速传感器由铁芯、磁钢、感应线圈等部件组成的，测量对象转动时，转速传感器的线圈会产生磁力线，齿轮转动会切割磁力线，磁路由于磁阻变化，在感应线圈内产生电动势。
磁电式转速传感器的感应电势产生的电压大小，和被测对象转速有关，被测物体的转速越快输出的电压也就越大，也就是说输出电压和转速成正比。
但是在被测物体的转速超过磁电式转速传感器的测量范围时，磁路损耗会过大，使得输出电势饱甚至是锐减。
磁电式转速传感器的特点
磁电式转速传感器的工作方式决定了它有很强的抗干扰性，能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作。
磁电式转速传感器输出的信号强，测量范围广，齿轮、曲轴、轮辐等部件，及表面有缝隙的转动体都可测量。
磁电式转速传感器的工作维护成本较低，运行过程无需供电，完全是靠磁电感应来实现测量，同时磁电式转速传感器的运转也不需要机械动作，无需润滑。
磁电式转速传感器的结构紧凑、体积小巧、安装使用方便，可以和各种二次仪表搭配使用。
现在的柴油机正在经历以柴油机电控化为核心的第3 次技术飞跃。
ECU 技术是柴油机电控化的核心技术之一，它采集发动机的相位、转速（ n ）、燃油压力、油门位置、温度等信号,通过一定的算法得出泵油和喷油的参数，并驱动相应的执行器工作。
在ECU 中，曲轴和凸轮轴相位传感器信号是整个发动机工作时序的基础，其作用相当于芯片中的时钟。
发动机的n 、喷油相位以及判缸信号等都是通过这两个传感器计算处理得出的。
因此，设计一种抗干扰能力强，可
靠性高的曲轴和凸轮轴传感器信号处理模块对整个柴油机电控单元来说至关重要。
常用的发动机曲轴和凸轮轴相位传感器有霍尔式传感器和磁电
式传感器两种。
磁电式传感器具有成本低、结构简单、耐腐蚀、耐冲击、可靠性高和稳定性好等优点,故本研究采用两个磁电式传感器分别测量6 缸发动机的曲轴和凸轮轴相位信号。
其中,一个磁电式传感器用于测量曲轴相位即48 X信号（ X 代表齿数，即曲轴齿轮盘被48 等分,但缺3 个齿）；另外一个磁电式传感器用于判断凸轮轴相位即7 X 信号（凸轮轴上的齿轮盘被6 等分，但上止点的位置多1 个齿）。
通过对7 X 和48 X 信号的捕捉可计算发动机的n 及相位。
1．磁电式传感器的特性
（1）工作原理
磁电式传感器的工作原理如图1 所示，它主要由旋转的触发轮（被等分的齿轮盘,上面有多齿或缺齿）和相对静止的感应线圈两部分组成。
当柴油机运行时，触发轮与传感器之间的间隙周期性变化，磁通量也会以同样的周期变化，从而在线圈中感应出近似正弦波的电压信号。
（2）输出特性由磁电式传感器工作原理可知，其产生的交流电压信号的频率与齿轮转速和齿数成正比。
在齿数确定的情况下，传感器线圈输出的电压频率正比于齿轮的转速，其关系为
式中，n 为发动机转速，r/ s；z 为触发轮被等分的齿数；f 为磁电式传感器的输出信号频率，Hz 。
磁电式传感器的输出电压不仅与传感器和触发轮间的间隙（ d ）有关,而且与n 有关。
为了设计合理的磁电式传感器信号处理模块，本研究在不同的d 以及n 条件下,通过大量的试验测出传感器的输
出电压特性。
图2 为不同的n 条件下,7 X 传感器输出峰值电压与d 的关系;图3 为在不同的d 条件下,7 X 传感器输出峰值电压与n 的关系。
48 X 传感器输出峰值电压信号特征也如此。
从图中可看出,在同一d 条件下,传感器输出的峰值电压随n 升高而增大；在同一n 条件下,d
越小, 其输出峰值电压越高。
由此可以拟合出传感器的输出峰值电压特性为
式中, V 为传感器输出峰值电压,V；n 为发动机转速,r/ s；d 为传感器与触发轮间的间隙,mm；K 为与传感器有关的参数。
2．硬件优化设计
传统的磁电式传感器处理方法是通过比较器对输入波形进行整形,但由于磁电式传感器的输出电压在发动机转速范围内变化很大,
比较器的参考电压的选择成为一个难题。
采用的参考电压过高,则在n 较低时,由于传感器输出峰值电压过低,整形后无高电平信号输出;参考电压过低,则在n 较高时,由于输出电压信号变大,齿轮盘振动加剧,传感器输出信号毛刺增多,比较器无法过滤这些因素引起的干扰。
图4 即为某转速下采用较低的固定参考电压,比较器整形后输出的波形。
从图中可以看出,该处理方式无法过滤干扰。
基于以上问题,设计了一种新型的发动机曲轴和凸轮轴磁电式传感器信号智能处理电路模块。
该模块的核心是通过软件设定磁电式传感器信号整形比较器的参考电压,根据磁电式传感器输出信号与n 间的关系特征,设定出不同n 条件下的比较器参考电压值。
在发动机运行过程中,该模块根据n 输出相应的电压作为传感器整形比较器参考电压值。
采用这种方式处理传感器信号,可以在n 较低时,采用较低的参考电压以尽快实现发动机判缸;在n 较高时,则可以采用较高的参考电压以避免干扰。
使用这种新型的信号处理方式,可以同时满足发动机低转速判缸以及系统高抗干扰性的要求。
模块的硬件结构如第30 页图5 所示,7 X 和48X 磁电式传感器的输出信号经过屏蔽双绞线进入ECU 后,先经过前端预处理和过压保
护电路,再经过低通滤波后进入比较器的一端。
输出信号经过比较器整形后输入PIC18F458 的CCP 模块进行捕捉计算,然后通过智能判缸程序处理后在RB 口输出判缸信号（7 X 信号）、每缸上止点信号（6 X 信号）以及曲轴相位信号（48 X 信号）。
传感器输入信号比较器的参考电压采用随n 变化的方式。
PIC18F458 内部带有一个比较参考电压模块,通过设定相应的寄存器值,可以输出量程为0.00 V～3.13 V ,共16 种参考电压Vref 。
该参考电压经过电阻分压可以得到7 X 和48 X 信号对应的比较器参考电压Vref 1 和Vre f 2 。
在不同n 条件下7 X 和48 X 信号整形比较器所对应的参考电压Vref 1 和Vref2 如图6 所示。
其中,参考电压的起始值为0.05 V ,随n 成正比变化。
Vref 1 和V ref 2经过A/ D 转换送入PIC18F458 进行检测以确定输出的参考电压值是否正确。
3．软件设计
该模块的软件主要实现参考电压的设置、发动机判缸以及故障诊断的功能,它包括系统初始化以及CCP 输入捕捉中断处理。
系统初始化将参考电压起始值设置为0.050 V ,然后打开PIC18F458 的CCP 中断对比较器输出的方波进行捕捉。
CCP1 模块捕捉到比较器输出的7 X 信号的中断处理如图7所示。
PIC18F458 捕捉到中断后,先判断两次中断间隔时间是否合理,如果合理则先进行判缸,根据判缸结果在RB 口输出7 X 信号或者6 X信号,然后进行转速范围判断以设置合理的参考电压;如果中断时间间隔不合理,且累计不合理次数少于3次,则判断为非故障,PIC18F458 通过计算输出方波信号;如果中断时间间
隔累计不合理次数大于3 次的话,则判断为故障, PIC18F458 通过SPI 通信向MC68376 输出故障状态并重新启动整个系统。
48 X 信号的CCP2 捕捉中断处理原理与此相同。
软件还带有参考电压合理性判断功能。
通过PIC18F458 的A/ D 转换模块将输出的参考电压进行A/ D 转换后,进入微处理器用于判断参考电压是否工作正常。
如果参考电压与对应的转速下预设的参考电压值差别过大,则判断为故障。
4．试验结果
该模块在GD1 高压共轨式柴油机电控单元上进行了可靠性试验。
试验结果表明,相对于以前的磁电式传感器处理电路,新型的处理模块有以下优点:
（1）发动机起动时判缸速度更快;图8 为发动机起动时曲轴、凸轮轴磁电式传感器输出信号处理前后的对比;由图可见,在发动机起动很短的时间内（0.5 s）即可正确输出判缸信号;
（2）电路的抗干扰性增强;在柴油机工作转速范围（100 r/ min～2500 r/ min）内均能正确输出判缸信号和相位信号,充分满足ECU 的需要。
（3）运行可靠;通过对输出参考电压的标定,该模块在不同的曲轴、凸轮轴传感器安装间隙下,都能够可靠地运行。
5．结论
（1）通过大量的试验,测量了磁电式传感器在不同n 和不同d 的条件下输出信号特征,并在此基础上拟合出了磁电式传感器的输出信号与d 和n 的关系；
（2）设计了新型的发动机磁电式传感器信号处理模块,试验应用证明,该模块的响应性以及可靠性均有了很大地提高；
（3）该模块的设计方法对于其他类型的磁电式传感器的信号处理电路的设计也具有参考意义。