傳感器與檢測(cè)技術(shù)---第7章磁電式傳感器-wenkub
2022-11-03 10:44:25 本頁(yè)面
【正文】 為： dtdWE ???第 7章 磁電式傳感器 磁電式傳感器有 變磁通式 和 恒磁通式 兩種結(jié)構(gòu) 。第 7章 磁電式傳感器 磁電感應(yīng)式傳感器 霍爾式傳感器 第 7章 磁電式傳感器 返回主目錄 通過磁電作用將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的設(shè)備稱作電磁式傳感器，常用的有 磁電感應(yīng)式 和 霍爾式 兩種。 1. 變磁通式磁電傳感器 變磁通式磁電傳感器，主要用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。 。 第 7章 磁電式傳感器 2. 恒磁通式磁電傳感器 圖 72 為恒磁通式磁電傳感器 。 當(dāng)振動(dòng)頻率足夠高（ 遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率 ） 時(shí) , 運(yùn)動(dòng)部件慣性很大 , 來不及隨振動(dòng)體一起振動(dòng) , 近乎靜止不動(dòng) , 振動(dòng)能量幾乎全被彈簧吸收 , 永久磁鐵與線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度接近于振動(dòng)體振動(dòng)速度 , 磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線 , 從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì) 。 v——相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 。 其 相對(duì)誤差 為 fI RRB LWvIS??? 0ffU RRB LW RvUS??? 01. 傳感器的電流靈敏度為 (7 4) 2. 傳感器的電壓靈敏度為 (7 6) ffIIRRRRdLdLBdBSdS?????? )(? （ 7 7） 第 7章 磁電式傳感器 3. 磁電式傳感器產(chǎn)生非線性誤差的主要原因是 : 由于傳感器線圈內(nèi)有電流 I 流過時(shí) , 將產(chǎn)生一定的交變磁通 ΦI, 此交變磁通疊加在永久磁鐵所產(chǎn)生的工作磁通上 , 使恒定的氣隙磁通變化而造成的 如圖 7 3所示 。 第 7章 磁電式傳感器 為補(bǔ)償上述附加磁場(chǎng)干擾 , 可在傳感器中加入補(bǔ)償線圈 , 如 圖 7 2（ a） 所示 。 對(duì)鋁鎳鈷永久磁合金 , dB/B≈ 102, 這樣由式 (7 7)可得近似值 : 第 7章 磁電式傳感器 這一數(shù)值是很可觀的 , 所以需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償 。 當(dāng)溫度升高時(shí) , 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) 。 其結(jié)構(gòu)主要由鋼制圓形外殼制成 , 里面用鋁支架將圓柱形永久磁鐵與外殼固定成一體 , 永久磁鐵中間有一小孔 , 穿過小孔的芯軸兩端架起線圈和阻尼環(huán) , 芯軸兩端通過圓形膜片支撐架空且與外殼相連 。 若在測(cè)量電路中接入微分電路 , 則其輸出與加速度成正比 。 傳感器的檢測(cè)元件部分由永久磁場(chǎng) 、 感應(yīng)線圈和鐵芯組成 。 這個(gè)相位差與扭轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)角成正比 。 一 、 霍爾效應(yīng)及霍爾元件 1. 霍爾效 置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體 , 當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí) , 載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) , 這種現(xiàn)象稱 霍爾效應(yīng) 。 導(dǎo)電板中的電流是金屬中自由電子在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng) 。 霍爾電場(chǎng)的出現(xiàn) , 使定向運(yùn)動(dòng)的電子除了受洛侖磁力作用外 , 還受到霍爾電場(chǎng)的作用力 , 其大小為 fe=eEH， 此力阻止電荷繼續(xù)積累 。 實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí) ， 取 l/b=2 已足以 。 由 (7 17) RH=μρ （ 7 18） 從式 （ 7 18） 可知 , 霍爾常數(shù)等于霍爾片材料的電阻率與電子遷移率 μ的乘積 。 故只有半導(dǎo)體材料適于制造霍爾片 。 銻化銦對(duì)溫度最敏感 , 尤其在低溫范圍內(nèi)溫度系數(shù)大 , 但在室溫時(shí)其霍爾系數(shù)較大 。 霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體單晶薄片 ，其幾何尺寸為 8 4 。 在電路中霍爾元件可用兩種符號(hào)表示 ， 如下圖 7 9(b)所示 。 霍爾電極輸出電勢(shì)對(duì)外電路來說相當(dāng)于一個(gè)電壓源 , 其電源內(nèi)阻即為 輸出電阻 。 這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱不等位電勢(shì) U0。 由于不等位電勢(shì)與不等位電阻是一致的 , 分析不等位電勢(shì)時(shí) ， 可以把霍爾元件等效為一個(gè)電橋 ， 用分析電橋平衡的方法來找到不等位電勢(shì)的補(bǔ)償方法 。 使不等位電勢(shì)位零 。 減小霍爾元件溫度誤差的常用方法有： ① 用溫度系數(shù)小的元件或采用恒溫措施； ② 采用恒流源供電 （ 由 UH=KHIB 可看出 ） ； ③ 電阻分流法； (電路如圖 711 所示 ） 除此之外 ， 由于霍爾元件的靈敏系數(shù) KH也是溫度的函數(shù) ， 它隨溫度的變化也引起霍爾電勢(shì)的變化 。 一般有 α0 從 UH=KH IH B 可以看出 ， 當(dāng)溫度升高 ΔT時(shí) ， KH 增加（
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