磁電式傳感器第九章-文庫吧
2025-04-25 12:49 本頁面
【正文】 空氣隙磁通分路掉一小部分 。 當溫度升高時 ， 熱磁分流器的磁導(dǎo)率顯著下降 ， 經(jīng)它分流掉的磁通占總磁通的比例較正常工作溫度下顯著降低 ， 從而保持空氣隙的工作磁通不隨溫度變化 ， 維持傳感器靈敏度為常數(shù) 。 12 磁電感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用 ?磁電感應(yīng)式傳感器通常用來做機械振動測量。振動傳感器結(jié)構(gòu)大體分兩種： ① 動鋼型（線圈與殼體固定） ② 動圈型（永久磁鐵與殼固定） 動圈型 動鋼型 13 ? 信號輸出測量電路 ? 直接輸出電動勢測量速度； ? 接入積分電路測量位移； ? 接入微分電路測量加速度。 e s v?x vt?dvadt?14 ? 磁電式扭距傳感器： 當扭距作用在轉(zhuǎn)軸上時 ， 兩個磁電傳感器輸出的感應(yīng)電壓 u u2存在相位差 ， 相差與扭距的扭轉(zhuǎn)角成正比 ，傳感器可以將扭距引起的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相位差的電信號 。 轉(zhuǎn)軸 測量電路 磁電傳感器 1 磁電傳感器 2 齒型轉(zhuǎn)盤 u1 u2 u 15 ? 磁電式振動傳感器的特點： ? 磁電式振動傳感器是慣性式傳感器 ， 不需要靜止的基準參考 ， 可直接裝在被測體上 。 ? 傳感器是發(fā)電型傳感器 ， 工作時可不加電壓 ， 直接將機械能轉(zhuǎn)化為電能輸出 。 ? 速度傳感器的輸出電壓正比于速度信號 ， 便于直接放大 。 ? 輸出阻抗低幾十～幾千歐 ， 對后置電路要求低 ， 干擾小 。 ?航空 ， 發(fā)動機等設(shè)備的振動實驗； ?兵器 ， 坦克 、 火炮發(fā)射的振動持續(xù)時間影響第二次發(fā)射； ?民用 ， 機床 、 車輛 、 建筑 、 橋梁 、 大壩振動監(jiān)測 。 16 霍爾式傳感器 ? 實際應(yīng)用中磁敏元件主要用于 檢測磁場 ，而與人們相關(guān)的磁場范圍很寬，一般的磁敏傳感器檢測的最低磁場只能到 高斯。 磁場強度與磁場源的分布 610?17 ?測磁的方法： ① 利用電磁感應(yīng)作用的傳感器 （ 強磁場 ） 如： 磁頭 、 機電設(shè)備 、 測轉(zhuǎn)速 、 磁性標定 、 差動變壓器； ② 利用磁敏電阻 、 磁敏二極管 、 霍爾元件測量磁場； ③ 利用磁作用傳感器 ， 磁針 、 表頭 、 繼電器； ④ 利用超導(dǎo)效應(yīng)傳感器； ⑤ 利用核磁共振的傳感器 ， 有光激型 、 質(zhì)子型 。 ?隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展 ， 磁敏傳感器正向薄膜化 ， 微型化和集成化方向發(fā)展 。 18 概述 ? 霍爾傳感器屬于磁敏元件 ， 磁敏元件也是基于磁電轉(zhuǎn)換原理 ， 磁敏傳感器是把磁學物理量轉(zhuǎn)換成電信號 。 ?隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展 ， 磁敏元件得到應(yīng)用和發(fā)展 ， 廣泛用于自動控制 、 信息傳遞 、 電磁場 、 生物醫(yī)學等方面的電磁 、 壓力 、 加速度 、振動測量 。 ? 特點：結(jié)構(gòu)簡單 、 體積小 、 動態(tài)特性好 、 壽命長 。 磁敏傳感器 磁學量 電信號 19 霍爾效應(yīng) ?1878年美國物理學家霍爾首先發(fā)現(xiàn)金屬中的霍爾效應(yīng)，因為太弱沒有得到應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn) 半導(dǎo)體材料 的霍爾效應(yīng)非常明顯，并且體積小有利于集成化?；魻杺鞲衅魇腔诨魻栃?yīng)。 ?把一個導(dǎo)體 （ 半導(dǎo)體薄片 ） 兩端通以電流 I， 在垂直方向施加磁感強度 B的磁場 ， 在薄片的另外兩側(cè)會產(chǎn)生一個與控制電流 I和磁場強度 B的乘積成比例的電動勢 。 ? 或通電的導(dǎo)體 （ 半導(dǎo)體 ） 放在磁場中 ， 電流 I與磁場 B方向垂直 ， 在導(dǎo)體另外兩側(cè)會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 ，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng) 。 HU20 霍爾效應(yīng)演示 當磁場垂直于薄片時，電子受到洛侖茲力的作用， 發(fā)生偏移，在半導(dǎo)體第二垂直方向端面之間建立起霍爾電勢。 21 ?在磁場作用下導(dǎo)體中的自由電子做定向運動 。 每個電子受洛侖茲力作用被推向?qū)w的另一側(cè)： LF q B??霍爾電場作用于電子的力 HHF q E?霍爾電場 HHUEb??當兩作用力相等時電荷不再 向兩邊積累達到動態(tài)平衡： HLFF? Hq E q B??22 霍爾電勢： HU v B b?通過（半）導(dǎo)體薄片的電流 I與下列因素有關(guān)： 載流子濃度 n，電子運動速度 v，導(dǎo)體薄片橫截面積 b*d， q 為電子電荷量。 I n q b d???代入后： H H HI B I BU B b R K I Bn q d d?? ? ? ? ?1HR nq ??? ? ?與材料有關(guān) 霍爾常數(shù) 霍爾電勢與電流和磁場強度的乘積成正比 HH RK d?與薄片尺寸有關(guān) 霍爾靈敏度 式中： ρ — 電阻率、 n— 電子濃度 μ — 電子遷移率 μ=υ/E
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