3.5 磁电式传感器

3.5,磁电式传感器,3.5.1,磁电感应式传感器,3.5.2,霍尔式传感器,下页,返回,磁电式传感器是通过磁,电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。,3.5.1,磁电感应式传感器,下页,上页,返回,一,、,类型及工作原理,磁电感应式传感器也称为电动式传感器（感应式传感器），它是,利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的原理,工作的,.,（发电机原理）,特点：不需要电源，可,直接从被测物体吸取机械能量并转换成电信号输出，,电路简单，性能稳定，输出阻抗小，输出电压灵敏度高，频率响应（,10,1000Hz,），,但体积、重量较大，一般适于测量振动、转速、扭矩等参数。,根据法拉第电磁感应定律：,W,匝线圈在恒定磁场中运动并切割磁力线时，线圈中将产生感应电动势：,W ,线圈匝数, ,线圈所包围的磁通量,下页,上页,返回,下页,上页,返回,（一,） 恒定磁通式,分动圈式和动铁式两种结构（相对于壳体）,图,5-1,恒定磁通路电感应式传感器结构原理图,图,5-2,变磁通式磁电感应式传感器结构原理图,（,a),开磁路,(b),闭磁路,下页,上页,返回,（,二,）,变,磁通式,二、测量电路,图,5-9,磁电感应式传感器测量电路方框图,下页,上页,返回,三、磁电感应式传感器应用举例,下页,上页,返回,图,5-18 CD-1,型振动速度传感器（动圈式恒定磁通型）,1,弹簧,2,阻尼器,3,永久磁铁,4,铝架,5,芯轴,6,线圈,7,壳体,8,弹簧,9,引线,下页,上页,返回,图,5-19,磁电感应式转速传感器（变磁通式）,1,转轴,2,转子,3,永久磁铁,4,线圈,5,定子,3.5.2,霍尔式传感器,霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量、如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一种传感器。,上页,返回,下页,1.,霍尔效应：,一块长为,l,、,宽为,b,、,厚为,d,的半导体薄片置于磁感应强度为,B,的磁场,(,磁场方向垂直于薄片,),中，如图,5-20,所示。当有电流,I,流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势,U,H,。,这种现象称为霍尔效应。霍尔式传感器是由霍尔元件所组成。,上页,返回,下页,图,5-20,霍尔效应原理图,1,锗,(,Ge,),输出小，但温度性能和线性度较好；,2,硅,(,Si,),线性度最好，但带负载能力较差，通常不作单个霍尔元件；,3,砷化铟,(,InAs,),输出较大，受温度影响小，线性度较好，应用较多；,4,锑化铟,(,InSb,),输出大，但受温度影响大（尤其是低温）,上页,返回,下页,霍尔元件材料：,上页,返回,下页,2.,霍尔元件构造及测量电路,一、构造,图,5-21,霍尔元件,a-b,控制电流极（红色）,c-d,霍尔电极（绿色）,上页,返回,下页,二、测量电路,霍尔元件的基本测量电路如图,5-22,所示。 激励电流由电源,E,供给，可变电阻,R,P,用来调节激励电流,I,的大小。,R,L,为输出霍尔电势,U,H,的负载电阻。,图,5-22,霍尔元件的基本测量电路,上页,返回,下页,（,a,）,线性型,（,b,）,开关型,3.,霍尔元件的补偿电路,上页,返回,下页,一、不等位电势补偿,图,5-23,不等位电势的补偿电路,二、温度补偿,分流电阻法,图,5-24,采用分流电阻法的温度补偿电路,上页,返回,下页,上页,返回,下页,图,5-25,桥路补偿法的温度补偿电路,桥,路,补偿法,元件补偿,上页,返回,下页,要求热敏元件尽量靠近霍尔元件,5.,霍尔式传感器的应用举例,上页,返回,下页,图,5-26,霍尔式位移传感器原理示意图,上页,返回,下页,霍尔转速传感器原理,图,5-27,霍尔式压力传感器结钩原理图及磁钢外形,结束,上页,返回,