磁电式传感器资料实用教案

磁敏传感器是通过磁电作用将被测量磁敏传感器是通过磁电作用将被测量(cling)（如（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。 本章本章(bn zhn)主要介绍主要介绍: 磁电感应式传感器磁电感应式传感器 霍尔传感器霍尔传感器第1页/共51页第一页，共52页。7.1 7.1 磁电感应式传感器磁电感应式传感器 磁电感应式传感器是利用电磁感应原理，将运动磁电感应式传感器是利用电磁感应原理，将运动速度速度(sd)转换成线圈中的感应电势输出。转换成线圈中的感应电势输出。 特点特点(tdin): 1) 工作不需要外加电源，而是直接从被测物体吸取机械能量工作不需要外加电源，而是直接从被测物体吸取机械能量并转换成电信号输出，这是一种典型的发电型传感器。并转换成电信号输出，这是一种典型的发电型传感器。 2) 传感器输出功率大，简化了配用的二次仪表电路。传感器输出功率大，简化了配用的二次仪表电路。 3) 它的性能稳定，还可以针对使用对象做成不同的结构形式。它的性能稳定，还可以针对使用对象做成不同的结构形式。 第2页/共51页第二页，共52页。 根据电磁感应根据电磁感应(dinc-gnyng)定律，线圈两端的感定律，线圈两端的感应电势应电势e正比于匝链线圈的磁通的变化率，即正比于匝链线圈的磁通的变化率，即 匝链线圈匝链线圈(xinqun)(xinqun)的磁通；的磁通；WW线圈线圈(xinqun)(xinqun)匝数。匝数。 dtdWe第3页/共51页第三页，共52页。 若线圈在恒定若线圈在恒定(hngdng)磁场中作直线运动并切磁场中作直线运动并切割磁力线时，则线圈两端产生的感应电势割磁力线时，则线圈两端产生的感应电势e为为 式中：式中：W 线圈的有效匝数；线圈的有效匝数； B磁场的磁感应强度；磁场的磁感应强度； l每匝线圈的平均长度。每匝线圈的平均长度。 x线圈与磁场相对运动线圈与磁场相对运动(yndng)的位移；的位移；v线圈与磁场相对运动线圈与磁场相对运动(yndng)的速度；的速度；线圈运动线圈运动(yndng)方向与磁场方向之间的夹角；方向与磁场方向之间的夹角；当当=90o（线圈垂直切割磁力线）时，有：（线圈垂直切割磁力线）时，有： eWBlv=sinsinWBlvdtdxWBle第4页/共51页第四页，共52页。 若线圈相对磁场若线圈相对磁场(cchng)作旋转运动切割磁力线，作旋转运动切割磁力线，感应电势为感应电势为 式中，式中， 旋转运动的相对角速度；旋转运动的相对角速度； S 每匝线圈的截面积。每匝线圈的截面积。 线圈平面的法线方向与磁场线圈平面的法线方向与磁场(cchng)方向间的夹方向间的夹角。角。sinsinWBSdtdWBSedtd当当=90o时，可写成时，可写成 eWBSw=第5页/共51页第五页，共52页。 由上可见：当传感器的结构确定后，由上可见：当传感器的结构确定后，B、S、W、 均均为定值，因此，感应电势为定值，因此，感应电势(dinsh)e与相对速度与相对速度 v（或（或 ）成正比。）成正比。 根据上述基本原理，磁电式传感器可分为根据上述基本原理，磁电式传感器可分为(fn wi)两种基本类型两种基本类型 ：变磁通式变磁通式恒定磁通式恒定磁通式第6页/共51页第六页，共52页。1 1变磁通式变磁通式 永久磁铁与线圈永久磁铁与线圈(xinqun)均不动，感应电势是均不动，感应电势是由变化的磁通产生的。如图由变化的磁通产生的。如图7-1所示的转速传感器。所示的转速传感器。 结构特点结构特点 永久磁铁、线圈和外永久磁铁、线圈和外壳均固定不动，齿轮安装在壳均固定不动，齿轮安装在被测旋转体轴上。当齿轮转被测旋转体轴上。当齿轮转动时，齿轮与软铁磁轭之间动时，齿轮与软铁磁轭之间的气隙距离随之变化，从而的气隙距离随之变化，从而(cng r)(cng r)导致气隙磁阻和穿导致气隙磁阻和穿过气隙的主磁通发生变化。过气隙的主磁通发生变化。 结果在线圈中感应出电势。结果在线圈中感应出电势。第7页/共51页第七页，共52页。 图图 (b)为闭磁路变磁通式传感器，它由装在转轴上为闭磁路变磁通式传感器，它由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、永久磁铁和感应线圈组成，内外齿的内齿轮和外齿轮、永久磁铁和感应线圈组成，内外齿轮齿数相同。轮齿数相同。 当转轴连接到被测转轴上时，外齿轮不当转轴连接到被测转轴上时，外齿轮不动，内齿轮随被测轴而转动，内、外齿轮的相对动，内齿轮随被测轴而转动，内、外齿轮的相对(xingdu)转动使气隙磁阻产生周期性变化，从而引起转动使气隙磁阻产生周期性变化，从而引起磁路中磁通的变化，使线圈内产生周期性变化的感应电磁路中磁通的变化，使线圈内产生周期性变化的感应电动势。显然，感应电势的频率与被测转速成正比。动势。显然，感应电势的频率与被测转速成正比。 第8页/共51页第八页，共52页。2 2恒定恒定(hngdng)(hngdng)磁通式磁通式 工作气隙中的磁通保持不变，而线圈中的工作气隙中的磁通保持不变，而线圈中的感应电势是由于工作气隙中的线圈相对永久磁铁感应电势是由于工作气隙中的线圈相对永久磁铁运动，并切割磁力线产生的，输出感应电势与相运动，并切割磁力线产生的，输出感应电势与相对速度成正比。对速度成正比。 第9页/共51页第九页，共52页。 磁电式振动传感器由永久磁铁磁电式振动传感器由永久磁铁(cti)（磁钢）、线（磁钢）、线圈、弹簧、阻尼器和壳体等组成，如图圈、弹簧、阻尼器和壳体等组成，如图7-2所示。所示。按活动部件是磁铁按活动部件是磁铁(cti)还是线圈：动钢型和动圈型。还是线圈：动钢型和动圈型。 磁电式振动传感器的工作(gngzu)(gngzu)原理第10页/共51页第十页，共52页。永久磁铁相当于二阶系统中的质量永久磁铁相当于二阶系统中的质量 块块m；阻尼阻尼c大多是由金属线圈骨架在磁场中运动大多是由金属线圈骨架在磁场中运动(yndng)产生的电磁阻尼提供的，有的传感器还兼产生的电磁阻尼提供的，有的传感器还兼有空气阻尼器；有空气阻尼器；测量结构振动时传感器壳体刚性地固定在振动物体测量结构振动时传感器壳体刚性地固定在振动物体上，传感器壳体随物体一起振动。上，传感器壳体随物体一起振动。 它是一种典型的二阶传感器，可以用一个由集中质量m、集中弹簧K和集中阻尼器C组成的二阶系统(xtng)来表示，如右图第11页/共51页第十一页，共52页。磁电式传感器接入测量(cling)电路时，若测量(cling)电路输入电阻为Ri，则输出电流i0 为式中，R线圈(xinqun)电阻。电流(dinli)灵敏度Si为电压灵敏度Su为2 基本特性第12页/共51页第十二页，共52页。说明：B值大，灵敏度也大，因此要选用B值大的永磁材料；线圈的平均长度大也有助于提高灵敏度，但这是有条件的，要考虑两种情况：（1）线圈电阻与指示器电阻匹配(ppi)问题因传感器相当于一个电压源，为使指示器从传感器获得最大功率，必须使线圈的电阻等于指示器的电阻。（2）线圈的发热问题传感器线圈产生感应电动势，接上负载后，线圈中有电流流过而发热。第13页/共51页第十三页，共52页。 当传感器的工作环境温度发生变化，或受到外界磁场的干扰，或受到机械振动和冲击(chngj)时，其灵敏度都将发生变化而产生测量误差。相对误差公式如下： 3 磁电式传感器的误差(wch)1 1温度温度(wnd)(wnd)误差误差 第14页/共51页第十四页，共52页。补偿的办法是采用补偿的办法是采用(ciyng)(ciyng)热磁分流器。热磁分流器。 热磁分流器由具有很大负温度系数的特殊磁性热磁分流器由具有很大负温度系数的特殊磁性材料做成，它在正常工作温度下将空气磁通分路掉一小材料做成，它在正常工作温度下将空气磁通分路掉一小部分。当温度升高时热磁分流器的磁导率显著下降，经部分。当温度升高时热磁分流器的磁导率显著下降，经它分流掉的磁通占总磁通的比例较正常工作温度下显著它分流掉的磁通占总磁通的比例较正常工作温度下显著降低，从而保持空气隙中的工作磁通不随温度变化，维降低，从而保持空气隙中的工作磁通不随温度变化，维持传感器的灵敏度为一常数。持传感器的灵敏度为一常数。第15页/共51页第十五页，共52页。2 2磁电式传感器的非线性误差磁电式传感器的非线性误差(wch)(wch)主要原因： 当磁电式传感器在进行测量时，传感器线圈会有电流流过，这时线圈会产生一定的交变(jio bin)磁通，此交变(jio bin)磁通会叠加在永久磁铁产生的传感器工作磁通上，导致气隙磁通变化。 这种影响分为两种情况:附加电场与工作电场方向(fngxing)相同（灵敏度增大），或反之。 第16页/共51页第十六页，共52页。 为了补偿这种磁场效应为了补偿这种磁场效应(xioyng)，常在传感器中加，常在传感器中加入入“补偿线圈补偿线圈”。“补偿线圈补偿线圈”原理图如图原理图如图7-4所示。所示。第17页/共51页第十七页，共52页。3 3永久磁铁的不稳定性误差永久磁铁的不稳定性误差(wch)(wch) 当测量电路的输入电阻当测量电路的输入电阻RiRRiR时，磁电式传感器的电压时，磁电式传感器的电压灵敏度灵敏度SuSu可近似写成可近似写成u 0SW B l=误差误差(wch)公式可写成公式可写成00ddBlBl 此时永久磁铁的稳定性将成为误差的决定性因素，因为永久磁铁磁感应强度的稳定性直接影响(yngxing)(yngxing)工作气隙中的磁感应强度的稳定性。第18页/共51页第十八页，共52页。 永久磁铁的磁性能会随着永久磁铁的磁性能会随着(su zhe)时间的推移而发时间的推移而发生变化，为提高永磁材料的时间稳定性，永磁材料在充磁生变化，为提高永磁材料的时间稳定性，永磁材料在充磁前需要先进行退火处理消除内应力。前需要先进行退火处理消除内应力。 为了提高永久磁铁耐受机械冲击或振动的能力，可为了提高永久磁铁耐受机械冲击或振动的能力，可以事先使永久磁铁经受约上千次的机械振动或冲击的环境以事先使永久磁铁经受约上千次的机械振动或冲击的环境实验，最后使材料的组织结构稳定下来。实验，最后使材料的组织结构稳定下来。 经过这些稳定措施之后，磁电式传感器的灵敏经过这些稳定措施之后，磁电式传感器的灵敏度就可以稳定在某一数值上度就可以稳定在某一数值上 ，不随环境的变化而变化，不随环境的变化而变化，可以提高测量精度，减小测量误差。可以提高测量精度，减小测量误差。第19页/共51页第十九页，共52页。7.1.2 测量(cling)电路第20页/共51页第二十页，共52页。7.1.3 磁电感应式传感器的应用(yngyng) 磁电感应式振动(zhndng)速度传感器 第21页/共51页第二十一页，共52页。磁电感应式扭矩传感器第22页/共51页第二十二页，共52页。电磁(dinc)流量计 测量(cling)导电液体的体积流量EBDv244VDDEqvK EB第23页/共51页第二十三页，共52页。 霍尔式传感器是基于霍尔效应将被测量（如电流、磁霍尔式传感器是基于霍尔效应将被测量（如电流、磁场、位移、压力、压差、转速场、位移、压力、压差、转速(zhun s)等）转换成电动等）转换成电动势输出的一种传感器。势输出的一种传感器。 霍尔式传感器特点霍尔式传感器特点: : 优点优点: :结构简单、体积小、坚固、频率响应宽结构简单、体积小、坚固、频率响应宽（从直流到微波）、动态（从直流到微波）、动态(dngti)(dngti)范围（输出电动势的变范围（输出电动势的变化）大、非接触、使用寿命长、可靠性高、易于微型化和化）大、非接触、使用寿命长、可靠性高、易于微型化和集成化集成化 。 缺点：转换率较低、温度影响大、要求转换精度缺点：转换率较低、温度影响大、要求转换精度(jn d)(jn d)较高时必须进行温度补偿较高时必须进行温度补偿 。第24页/共51页第二十四页，共52页。7.2.1 7.2.1 霍尔效应霍尔效应(xioyng)(xioyng)图图7-5 7-5 霍尔效应霍尔效应(xioyng)(xioyng)N N型半导体簿片：型半导体簿片：长度长度l l 、宽度、宽度w w、厚度、厚度d d位于磁感应强度为位于磁感应强度为B B的磁的磁场场(cchng)(cchng)中，中，B B垂直垂直于于l-wl-w平面。沿平面。沿l l 通电流通电流I I。UHwldIFBFHvBEHabcd 半导体薄片置于磁场强度为半导体薄片置于磁场强度为B B的磁场中，磁场方向垂直的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向于薄片，当有电流流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象称为上将产生电动势，这种现象称为霍尔效应，霍尔效应，该电动势称为该电动势称为霍尔电势霍尔电势，上述半导体薄片称为，上述半导体薄片称为霍尔元件。霍尔元件。第25页/共51页第二十五页，共52页。当当N N型半导体通电流型半导体通电流(dinli)I(dinli)I时，半导体中电子受到时，半导体中电子受到洛伦兹力洛伦兹力 evBFBweUeEFHHH霍尔电场(din chng)产生的电场(din chng)力FH为当电场力与洛仑兹力相等(xingdng)(xingdng)时，达到动态平衡，这时有 故霍尔电场的强度为evBeEHBvEH第26页/共51页第二十六页，共52页。流过霍尔元件流过霍尔元件(yunjin)(yunjin)的电流为的电流为 所以所以(suy)(suy)：dIBRUHHRHRH被定义为霍尔元件的霍尔系数。显然，霍尔系数由半被定义为霍尔元件的霍尔系数。显然，霍尔系数由半导体材料的性质决定，它反映导体材料的性质决定，它反映(fnyng)(fnyng)材料霍尔效应的材料霍尔效应的强弱。强弱。 1) 1) 当电子运动的方向与外磁场强度的方向相互垂直时，则有霍尔电势BvwUHwdvnedtdQInewdIv n n是单位体积中的载流子数nedBIUHneRH1第27页/共51页第二十七页，共52页。dRKHH设设IBKUHHKHKH即为霍尔元件的灵敏度，它表示一个霍尔元件在单位即为霍尔元件的灵敏度，它表示一个霍尔元件在单位控制电流和单位磁感应强度控制电流和单位磁感应强度(qingd)(qingd)时产生的霍尔电压时产生的霍尔电压的大小的大小. .单位是单位是mV/mV/（mATmAT）nedKH1第28页/共51页第二十八页，共52页。结论：结论： 霍尔器件的灵敏度，不仅与霍尔器件的材料有关，霍尔器件的灵敏度，不仅与霍尔器件的材料有关，还与尺寸有关。还与尺寸有关。 当外界磁场强度当外界磁场强度B B和激励电流和激励电流I I中的一个量为常数而中的一个量为常数而另一个为输入量时，则输出霍尔电势另一个为输入量时，则输出霍尔电势(dinsh)(dinsh)正比于正比于B B或或I I。当。当B B和和I I均为输入变量时，则输出霍尔电势均为输入变量时，则输出霍尔电势(dinsh)(dinsh)正比于正比于B B和和I I的乘积。的乘积。 2） 如果磁场方向与半导体簿片法线如果磁场方向与半导体簿片法线(f xin)方向不垂方向不垂直，其角度为直，其角度为，则霍尔电势为，则霍尔电势为 HHcosUK IBa=第29页/共51页第二十九页，共52页。 霍尔元件的外形霍尔元件的外形(wi xn)如图如图7-6所示，它是由霍所示，它是由霍尔片、尔片、4根引线和壳体组成，如图根引线和壳体组成，如图7-6（b）所示。）所示。 7.2.2 7.2.2 霍尔元件(yunjin)(yunjin)第30页/共51页第三十页，共52页。7.2.3 7.2.3 霍尔元件霍尔元件(yunjin)(yunjin)的测量误差和补偿的测量误差和补偿1. 1. 不等位电势的产生不等位电势的产生(chnshng)(chnshng)及补偿方法及补偿方法定义：霍尔元件在额定激励(jl)(jl)电流作用下，不加外磁场时，霍尔电极间的空载电势UoUo，称为不等位电势，它是一个主要的零位误差。产生原因：产生原因： 1 1）在制作霍尔元件时，两个霍尔电极不可能保证装在）在制作霍尔元件时，两个霍尔电极不可能保证装在同一等位面上，如图同一等位面上，如图7-77-7所示；所示； 2 2）霍尔元件材料的电阻率不均，霍尔片的厚度、宽度不）霍尔元件材料的电阻率不均，霍尔片的厚度、宽度不一致，电极与片子的接触不良等也会产生不等位电势。一致，电极与片子的接触不良等也会产生不等位电势。第31页/共51页第三十一页，共52页。 图图7-7 7-7 不等位不等位(dn (dn wi)wi)电势电势图图7-8 7-8 霍尔元件霍尔元件(yunjin)(yunjin)的的等效电路等效电路AIU0BCDDAR1R2BCR3R4第32页/共51页第三十二页，共52页。不等位电势几种常用不等位电势几种常用(chn yn)补偿补偿方法方法WCDAR2R3R4R1BWCDAR2R3R4R1BBWDAR2R3R4R1C（ a ） （ b ） （c）图7-9 不等位(dn wi)电势的补偿电路WABCDWABCD (b)WCABD第33页/共51页第三十三页，共52页。2 2温度误差及补偿温度误差及补偿 霍尔元件与一般霍尔元件与一般(ybn)(ybn)半导体元件一样，对温度半导体元件一样，对温度的变化是很敏感的。这是因为霍尔元件的电阻率、载流子的变化是很敏感的。这是因为霍尔元件的电阻率、载流子迁移率、浓度等都是温度的函数。因此，在工作温度变化迁移率、浓度等都是温度的函数。因此，在工作温度变化时，它的一些特性参数，如内阻、霍尔电势等都要发生相时，它的一些特性参数，如内阻、霍尔电势等都要发生相应的变化，从而使霍尔传感器产生温度误差，必须采用适应的变化，从而使霍尔传感器产生温度误差，必须采用适当电路进行补偿。当电路进行补偿。 第34页/共51页第三十四页，共52页。温度补偿温度补偿 （1）输入端并联电阻法）输入端并联电阻法 由由 ，因，因Ri随温度变化，随温度变化，影响流过影响流过Ri的控制电流的控制电流IH。现采。现采用用(ciyng)恒流源供电，使总电恒流源供电，使总电流流I保持不变。为补偿保持不变。为补偿IH和和KH随随温度的变化，可在输入端并联一温度的变化，可在输入端并联一适当的电阻适当的电阻RP，如图，如图7-10所示。所示。HHUK IB=图图7-10 7-10 输入端并输入端并联联(bnglin)(bnglin)电阻电阻补偿补偿第35页/共51页第三十五页，共52页。0(1)HHKKT0000IPPHRRIRI)1 (0TRRII)1 (0TRRPP)1 ()1 ()1 (000TRTRITRRRIRIPIPPIPHHHHHIKIK0000)(IPRR第36页/共51页第三十六页，共52页。（2 2）采用）采用(ciyng)(ciyng)热敏元件法热敏元件法 图图7-11给出了几种最常用的补偿给出了几种最常用的补偿(bchng)电路的电路的例子。例子。 图7-117-11采用(ciyng)(ciyng)热敏元件的温度误差补偿电路第37页/共51页第三十七页，共52页。1、磁电式传感器是一种把非电量(dinling)的变化转换为_的传感器。它的基本型是一种 传感器。 2、电感式传感器的基本型是 传感器。 3、霍尔灵敏度，它是表示 。4、什么是霍尔效应？为什么半导体材料适合于作霍尔元件？练习练习(linx)第38页/共51页第三十八页，共52页。7.2.4 7.2.4 集成集成(j chn)(j chn)霍尔传感器霍尔传感器 集成霍尔传感器是利用硅集成电路工艺将霍尔元件集成霍尔传感器是利用硅集成电路工艺将霍尔元件和测量线路集成在一起的霍尔传感器。它取消了传感器和测量线路集成在一起的霍尔传感器。它取消了传感器和测量电路之间的界限，实现了材料、元件、电路三位和测量电路之间的界限，实现了材料、元件、电路三位一体。集成霍尔传感器由于减少了焊点，因此显著地提一体。集成霍尔传感器由于减少了焊点，因此显著地提高高(t go)(t go)了可靠性。此外，它具有体积小、重量轻、了可靠性。此外，它具有体积小、重量轻、功耗低等优点。功耗低等优点。第39页/共51页第三十九页，共52页。1 1）霍尔式传感器按被测量的性质可分成电量(dinling)(dinling)型和非电量(dinling)(dinling)型两大类，电量(dinling)(dinling)型又有电流型、电压型两类；非电量(dinling)(dinling)型按用途可分为开关型（用于控制）和线性型（用于测量）两大类。 2 2）按被检测的对象的性质可将霍尔开关(kigun)(kigun)的应用分为：直接应用和间接应用。前者直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检测对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测信息的载体。第40页/共51页第四十页，共52页。1 1 开关型集成开关型集成(j chn)(j chn)霍尔传感器霍尔传感器 开关型集成开关型集成(j chn)(j chn)霍尔传感器是把霍尔元件的输霍尔传感器是把霍尔元件的输出经过处理后输出一个高电平或低电平的数字信号。出经过处理后输出一个高电平或低电平的数字信号。 霍尔开关电路又称霍尔数字电路，由稳压器、霍尔片、霍尔开关电路又称霍尔数字电路，由稳压器、霍尔片、差分放大器，施密特触发器和输出级五部分组成。差分放大器，施密特触发器和输出级五部分组成。霍尔开关集成传感器内部结构框图23输出+稳压VCC1霍尔元件放大BT整形地H第41页/共51页第四十一页，共52页。2 2 线性集成霍尔传感器线性集成霍尔传感器 线性集成霍尔传感器是把霍尔元件与放大线路集成线性集成霍尔传感器是把霍尔元件与放大线路集成在一起在一起(yq)(yq)的传感器。其输出电压与外加磁场成线性的传感器。其输出电压与外加磁场成线性比例关系。一般由霍尔元件、差分放大、射极跟随输出比例关系。一般由霍尔元件、差分放大、射极跟随输出及稳压四部分组成。及稳压四部分组成。 霍尔线性集成传感器广泛用于位置、力、重量、厚霍尔线性集成传感器广泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁场、电流等的测量或控制。度、速度、磁场、电流等的测量或控制。第42页/共51页第四十二页，共52页。7.2.5 7.2.5 霍尔式传感器的典型霍尔式传感器的典型(dinxng)(dinxng)应用应用例例7-1 7-1 检测检测(jin c)(jin c)磁场磁场 检测磁场是霍尔式传感器最典型的应用之一。将检测磁场是霍尔式传感器最典型的应用之一。将霍尔器件做成各种形式的探头，放在被测磁场中，使霍尔器件做成各种形式的探头，放在被测磁场中，使磁力线和器件表面垂直，通电磁力线和器件表面垂直，通电(tng din)(tng din)后即可输出后即可输出与被测磁场的磁感应强度成线性正比的电压。与被测磁场的磁感应强度成线性正比的电压。第43页/共51页第四十三页，共52页。例例7-2 7-2 霍尔位移霍尔位移(wiy)(wiy)传感器传感器将霍尔元件置于磁场中，左半部磁场方向向上，右半部磁场方向向下，从 a a端通入电流I I，根据霍尔效应，左半部产生霍尔电势VH1VH1，右半部产生露尔电势VH2VH2，其方向相反。因此，c c、d d两端电势为VH1-VH2VH1-VH2。如果霍尔元件在初始位置时VH1=VH2VH1=VH2，则输出为零；当改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，即可得到输出电压，其大小正比(zhngb)(zhngb)于位移量。第44页/共51页第四十四页，共52页。例例7-3 7-3 霍尔转速霍尔转速(zhun s)(zhun s)传感器传感器第45页/共51页第四十五页，共52页。 下图所示为两种形式的霍尔转速下图所示为两种形式的霍尔转速(zhun s)(zhun s)传感器工作原传感器工作原理图。理图。 第46页/共51页第四十六页，共52页。例例7-4 7-4 汽车汽车(qch)(qch)霍尔电子点火器霍尔电子点火器 当缺口对准霍尔元件时，磁通通过霍尔传感器形成当缺口对准霍尔元件时，磁通通过霍尔传感器形成闭合闭合(b h)(b h)回路，电路导通，霍尔电路输出回路，电路导通，霍尔电路输出0.4V0.4V的的低电平；当隔磁罩竖边的凸出部分挡在霍尔元件和磁体低电平；当隔磁罩竖边的凸出部分挡在霍尔元件和磁体之间时，电路截止，霍尔电路输出高电平。之间时，电路截止，霍尔电路输出高电平。 第47页/共51页第四十七页，共52页。霍尔点火装置及电路(dinl)(dinl)当霍尔传感器输出低电平时，当霍尔传感器输出低电平时，V1V1截止，截止，V2V2、V3V3导通，点导通，点火器的初级绕组有恒定火器的初级绕组有恒定(hngdng)(hngdng)的电流通过；当霍尔的电流通过；当霍尔传感器输出高电平时，传感器输出高电平时，V1V1导通，导通， V2 V2、V3 V3 截止，点火器截止，点火器的初级绕组电流截止，此时储存在点火线圈中的能量由的初级绕组电流截止，此时储存在点火线圈中的能量由初级绕组以高压放电的形式输出，即放电点火。初级绕组以高压放电的形式输出，即放电点火。第48页/共51页第四十八页，共52页。小结(xioji) 磁电感应式传感器工作原理，特性分析及应用； 霍尔式传感器工作原理、误差分析及补偿(bchng)方法，霍尔传感器的应用； 霍尔集成传感器。第49页/共51页第四十九页，共52页。作业(zuy)1 1、简述变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理。 2 2、什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？3 3、磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？4 4、某霍尔元件的l l，b b，d d尺寸分别是1.0cm1.0cm，0.35cm0.35cm，0.1cm0.1cm，沿l l方向通以电流I=1.0mAI=1.0mA， 在垂直lblb面的方向加有均匀磁场B=0.3TB=0.3T，传感器的灵敏度系数为22V/22V/（ATAT），试求其输出霍尔电动势及载流子浓度(nngd)(nngd)。5 5、欲设计一只磁电式振动加速度传感器，要求测量50Hz50Hz振动频率，最大振动误差不超过5%5%。若相对阻尼比系数取为0.60.6，问传感器的固有频率应为多大？第50页/共51页第五十页，共52页。感谢您的观看(gunkn)！第51页/共51页第五十一页，共52页。NoImage内容(nirng)总结磁敏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。若线圈在恒定磁场中作直线运动并切割磁力线时，则线圈两端产生的感应电势e为。线圈运动方向与磁场方向之间的夹角。（1）线圈电阻与指示器电阻匹配问题。这种影响分为两种情况:附加电场与工作电场方向相同（灵敏度增大），或反之(fnzh)。为了补偿这种磁场效应，常在传感器中加入“补偿线圈”。当N型半导体通电流I时，半导体中电子受到洛伦兹力第五十二页，共52页。