物性型傳感器ppt課件(2)(編輯修改稿)
2025-02-11 02:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 H=UH/(IB)，它的數(shù)值約為 10MV/(mAT)。 (5)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度 BM 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 BM時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)的非線性誤差將明顯增大， BM一般為零點(diǎn)幾特斯拉。 霍爾式傳感器 (6)不等位電動(dòng)勢(shì) 在額定激勵(lì)電流下，當(dāng)外加磁場為零時(shí)，霍爾元件輸出端之間的開路電壓稱為不等位電動(dòng)勢(shì)，它是由于四個(gè)電極的幾何尺寸不對(duì)稱引起的，使用時(shí)多采用電橋法來補(bǔ)償不等位電動(dòng)勢(shì)引起的誤差。 (7)霍爾電動(dòng)勢(shì)溫度系數(shù) 在一定磁場強(qiáng)度和激勵(lì)電流的作用下，溫度每變化 1℃ 時(shí)霍爾電動(dòng)勢(shì)變化的百分?jǐn)?shù)稱為霍爾電動(dòng)勢(shì)溫度系數(shù)，它與霍爾元件的材料有關(guān)，一般約為 %/℃ 。 霍爾元件的結(jié)構(gòu)及測量電路 根據(jù)霍爾效應(yīng)原理做成的器件稱為霍爾元件。 霍爾式傳感器 霍爾元件的外形、結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖 3?29所示?；魻栐慕Y(jié)構(gòu)很簡單，由霍爾片、四條引線和殼體組成?；魻柶且粔K矩形半導(dǎo)體單晶薄片 (一般為 4mm 2mm 0． 1mm)。在它的長度方向兩端面上焊有兩根引線 (見圖 3?29b中 1′線 )，稱為控制電流端引線，通常用紅色導(dǎo)線。其焊接處稱為控制電流極 (或稱激勵(lì)電極 )，要求焊接處接觸電阻很小，即歐姆接觸 (無 PN結(jié)特性 )。在薄片的另兩側(cè)端面的中間以點(diǎn)的形式對(duì)稱地焊有兩根霍爾輸出端引線 (見圖 3?29b中 2′線 )，通常用綠色導(dǎo)線。其焊接處稱為霍爾電極，要求歐姆接觸，且電極寬度與長度之比要小于 0． 1，否則影響輸出?；魻栐臍んw是用非導(dǎo)磁金屬、陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝?；魻栐陔娐分械膱D形符號(hào)如圖 3?29c所示。 霍爾式傳感器 圖 329 霍爾元件 a)外形 b)結(jié)構(gòu) c)符號(hào) 霍爾元件的基本測量電路如圖 330所示。 霍爾式傳感器 圖 330 霍爾元件的基本 測量電路 霍爾式傳感器 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，目前霍爾元件多已集成化。 圖 331 線性型集成霍爾元件 a)外形尺寸 b)內(nèi)部電路框圖 c)輸出特性 霍爾式傳感器 圖 332 開關(guān)型集成霍爾元件 a)外形尺寸 b)內(nèi)部電路框圖 c)輸出特性 霍爾傳感器的應(yīng)用 由于霍爾元件存在對(duì)磁場的敏感作用而被廣泛應(yīng)用，歸納起來主要有三個(gè)方面。 霍爾式傳感器 1)當(dāng)控制電流不變，使傳感器處于非均勻磁場時(shí)，傳感器的輸出正比于磁感應(yīng)強(qiáng)度，可反映位置、角度或激勵(lì)電流的變化。 2)當(dāng)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度恒定不變時(shí)，則利用霍爾電壓與控制電流成正比的關(guān)系，可以做成過電流控制裝置等。 3)當(dāng)控制電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度都為變量時(shí)，傳感器的輸出與這兩者乘積成正比的關(guān)系。 圖 333 用集成霍爾傳感器構(gòu)成的按鈕 a)按鈕未按下 b)按下按鈕時(shí) 1— 外殼 2— 導(dǎo)磁材料 3— 集成傳感器 4— 按鈕 霍爾式傳感器 如圖 333所示是一個(gè)由開關(guān)型集成霍爾傳感器和兩小塊永久磁鐵構(gòu)成的鍵盤開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理圖。 其結(jié)構(gòu)如圖 334所示。 圖 334 霍爾角位移傳感器示意圖 1— 勵(lì)磁線圈 2— 極靴 3— 霍爾元件 霍爾式傳感器 如圖 335所示，磁場是由極性相反、磁場強(qiáng)度相同的兩個(gè)磁鋼構(gòu)成，氣隙中的磁場強(qiáng)度分布呈線性梯度，即 B=Kx。 UH=Kx(3?11) 如圖 336所示，被測壓力 p使彈簧管自由端發(fā)生位移，使霍爾元件在磁路系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)，改變了霍爾元件感受的磁場大小及方向，引起霍爾電動(dòng)勢(shì)的大小和極性的改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測量。 霍爾式傳感器 圖 335 霍爾位移傳感器原理示意圖 霍爾式傳感器 圖 336 霍爾壓力傳感器 1— 彈簧管 2— 磁鐵 3— 霍爾元件 磁電式傳感器 磁電式傳感器的原理及結(jié)構(gòu) 磁電感應(yīng)式傳感器以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。 e=－ NdΦ/dt=－ NBlv=－ NBSω(3?12) 磁電式傳感器有兩種結(jié)構(gòu)類型：一種是變磁通式；另一種是恒定磁通式。 (1)變磁通式磁電傳感器 變磁通式也稱為變磁阻式或變氣隙式，常用于旋轉(zhuǎn)角速度的測量，如圖 337所示。 磁電式傳感器 圖 337 變磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 a)開磁路變磁通式 b)兩極式閉磁路變磁通式 1— 被測轉(zhuǎn)軸 2— 鐵心 3— 線圈 4— 軟鐵 5— 磁鐵 (2)恒定磁通式磁電傳感器 恒定磁通式結(jié)構(gòu)有動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式兩種，如圖 338所示。 磁電式傳感器 圖 338 恒定磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理 a)動(dòng)圈式 b)動(dòng)鐵式 1— 金屬骨架 2— 彈簧 3— 線圈 4— 永久磁鐵 5— 殼體 磁電式傳感器 磁電式傳感器的測量電路 磁電式傳感器直接輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且傳感器通常具有較高的靈敏度，所以一般不需要高增益放大器。但磁電式傳感器是速度傳感器，若要獲取被測位移或加速度信號(hào)，則需要配用積分或微分電路。磁電式傳感器的測量電路如圖 3?39所示。 圖 339 磁電式傳感器的測量電路 磁電式傳感器的應(yīng)用 磁電式傳感器 圖 340所示為 CD— 1型磁電感應(yīng)式振動(dòng)速度傳感器的結(jié)構(gòu)原理，它屬于動(dòng)圈式恒定磁通型。 磁電式傳感器 圖 340 磁電感應(yīng)式振動(dòng)速度傳感器的結(jié)構(gòu)原理 8— 圓形彈簧片 2— 圓環(huán)形阻尼器 3— 永久磁鐵 4— 鋁架 5— 圓環(huán)形 阻尼器用心軸 6— 工作線圈 7— 殼體 9— 引線 圖 341是磁電式扭矩傳感器的工作原理。 磁電式傳感器 圖 341 磁電式扭矩傳感器的工作原理 1— 齒形圓盤 2— 扭轉(zhuǎn)軸 3— 磁電式傳感器 電磁流量傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 342所示， 磁電式傳感器 電磁流量傳感器與
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