傳感器與檢測技術(shù)---第7章磁電式傳感器-wenkub.com
2024-10-16 10:44 本頁面
【正文】 第 7章 磁電式傳感器 第 7章 磁電式傳感器 3. 霍爾計數(shù)裝置 霍爾開關傳感器 SL3501是具有較高靈敏度的集成霍爾元件 , 能感受到很小的磁場變化 , 因而可對黑色金屬零件進行計數(shù)檢測 。 這種傳感器靈敏度很高 , 但它所能檢測的位移量較小 , 適合于微位移量及振動的測量 。 由于磁鐵中間的磁感應強度 B=0, 因此霍爾元件輸出的霍爾電勢 UH也等于零 , 此時位移 Δx=0。 由式 （ 7 27） 即可計算出分流電阻 Rp0及所需的溫度系數(shù) β值 。 第 7章 磁電式傳感器 Ip IH Rp Is U0 圖 7 – 11 恒流源溫度補償電路 電路中用一個分流電阻 Rp與霍爾元件的激勵電極相并聯(lián) 。 α——霍爾電勢溫度系數(shù) 。 當溫度變化時 ， 就使霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差 。 為使其達到平衡 ， 可在阻值較大的橋臂上并聯(lián)電阻 （ 如下圖 7 10（ a） 所示 ） , 或在兩個橋臂上同時并聯(lián)電阻 （ 如下圖 7 – 10（ b） 所示 ） 。 4. 霍爾元件不等位電勢補償 不等位電勢與霍爾電勢具有相同的數(shù)量級 , 有時甚至超過霍爾電勢 , 而實用中要消除不等位電勢是極其困難的 , 因而必須采用補償?shù)姆椒?。 第 7章 磁電式傳感器 3） 不等位電勢和不等位電阻 當霍爾元件的激勵電流為 I時 , 若元件所處位置磁感應強度為零 , 則它的霍爾電勢應該為零 , 但實際不為零 。 2） 輸入電阻和輸出電阻 激勵電極間的電阻值稱為 輸入電阻 。 霍爾元件殼體由非導磁金屬 、 陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝而成 。 第 7章 磁電式傳感器 第 7章 磁電式傳感器 第 7章 磁電式傳感器 2. 霍爾元件基本結(jié)構(gòu) 霍爾元件的結(jié)構(gòu)很簡單 , 它由霍爾片 、 引線和殼體組成 , 如下圖 7 9(a)所示 。 N型硅的線性度最好 , 其霍爾系數(shù) 、 溫度性能同 N型鍺相近 。 而絕緣材料電阻率極高 , 但載流子遷移率極低 。 設μ=v/E， 則 μ稱作電子遷移率 。 注：式 (7 – 16)是把霍爾片的長度 l 看作無限大得出的 ， 實際上霍爾片總有一定的長寬比 ， 只有當 l/b2時 ， 式 (7 – 16)才成立 。 B—— 第 7章 磁電式傳感器 式中 UH為電位差 。 第 7章 磁電式傳感器 + + + + + + + + + + + l b d I v fL fe B EH e 圖 78 霍爾效應原理圖 第 7章 磁電式傳感器 如上圖 7 8 所示 , 在垂直于外磁場 B的方向上放置一導電板 , 導電板通以電流 I, 方向如圖所示 。 它廣泛用于電磁 、 壓力 、 加速度 、 振動等方面的測量 。 當扭矩作用在扭轉(zhuǎn)軸上時 , 兩個磁電傳感器輸出的感應電壓 u1和 u2存在相位差 。 磁電傳感器的結(jié)構(gòu)見 圖 7 7所示 。 該傳感器測量的是振動速度參數(shù) , 若在測量電路中接入積分電路 , 則輸出電勢與位移成正比 。 圖 7 4 為一般測量電路方框圖 v s a 第 7章 磁電式傳感器 四 、 磁電式傳感器的應用 1. 圖 7 5 是動圈式振動速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 。 它在正常工作溫度下已將空氣隙磁通分路掉一小部分 。 對銅線而言 ， 每攝氏度變化量為 dL/L≈ 104, dR/R≈ 102 , 而 dB/B每攝氏度的變化量取決于永久磁鐵的磁性材料 。 其結(jié)果是 線圈運動速度方向不同 , 傳感器的靈敏度就具有不同的數(shù)值 。 R—— （ 7 3） ff RRB L W vRREI????0而傳感器的輸出電壓 fff RRB LW v RRIU??? 00E R Rf I0 U0 傳感器 第 7章 磁電式傳感器 當傳感器的工作溫度發(fā)生變化或受到外界磁場干擾 、 機械振動或沖擊時 , 其靈敏度將發(fā)生變化而產(chǎn)生測量誤差 。 W——線圈在工作氣隙磁場中的匝數(shù) 。 當殼體隨被測振動體一起振動時 , 由于彈簧較軟 , 運動部件質(zhì)量相對較大 。 顯然 ， 感應電勢的頻率與被測轉(zhuǎn)速成正比 。 這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單 , 但輸出信號較小 , 且因高速軸上加裝齒輪較危險而不宜測量高轉(zhuǎn)速 。 一 、 磁電式傳感器工作原理 根據(jù)電磁感應定律 , 當 W匝線圈在恒定磁場內(nèi)運動時 , 設穿過線圈的磁通為 Φ, 則線圈內(nèi)的感應電勢 E
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