磁电式传感器-磁敏ppt课件.ppt

《磁电式传感器-磁敏ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章磁传感器第一节磁电式传感器的原理与结构第二节电磁血流量计第三节霍尔传感器磁电式传感器磁电感应式传感器,是利用电磁感应原理将被测量转换成电信号的一种传感器。不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号,是有源传感器输出功率大且性能稳定,具有一定的工作带宽（10～1KHz）7.基本原理根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场中运动时，设穿过线圈的磁通为φ，则线圈的感应电势e为：负号表示感应电动势总是反抗磁通量的变化7.基本原理当线圈在磁场中作直线运动时，它所产生的感生电势为：7.基本原理当线圈在磁场

2、中转动时产生的感应电势e为：7.基本原理在线圈结构一定的情况下，这种线圈的感应电势与线圈对磁场的相对运动速度v(或者ω)成正比，可以用于测量速度和角速度由于速度与位移存在积分关系，与加速度存在微分关系，通过在电路中接入积分电路或者微分电路便可以测量运动的位移和加速度7.磁电式传感器的结构与分类恒定磁通式磁电传感器7.磁电式传感器的结构与分类7磁电式传感器的误差和补偿当测量电路接入磁电传感器电路中,磁电传感器的输出电流Io为传感器的电流灵敏度为传感器的输出电压为传感器的电压灵敏度为7磁电式传感器的误差当传感器的工作

3、温度发生变化或受到外界磁场干扰、机械振动或冲击时,其灵敏度将发生变化而产生测量误差。相对误差为dL/L≈0.167×10-4,dR/R≈0.43×10-2,dB/B每摄氏度的变化量取决于永久磁铁的磁性材料。对铝镍钴永久磁合金,dB/B≈-0.02×10-27.温度误差温度补偿负温度系数热敏电阻与线圈串联热磁分路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已将空气隙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

4、空气隙的工作磁通不随温度变化,维持传感器灵敏度为常数7.磁电式传感器的非线性误差由于传感器线圈内有电流i流过时，将产生一定的交变磁通φi叠加在永久磁铁所产生的工作磁通上。使得传感器的灵敏度受到影响。补偿线圈7.磁电式传感器的非线性误差7.电磁流量计的工作原理7.电磁流量计的工作原理7.电磁血流量计的组成7.电磁血流量计的探头7.电磁血流量计的探头7.电磁血流量计的检测电路直流激励受交流电磁场干扰影响很小直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化，即电解质在电场中被电解，产生正负离子。在电场力的作用下，负离子跑向正

5、极，正离子跑向负极。将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围易受到其他信号的干扰，如心电信号7.电磁血流量计的检测电路交流激励相当于调制，可以有效地去除干扰变压器效应：交变电流引发交变磁场，从而使电极、血液和导线回路内的磁通量发生改变7.电磁血流量计的检测电路7.霍尔式传感器利用霍尔元件（Hallelement）基于霍尔效应原理而将被测量转换为电动势输出的一种传感器霍尔效应金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH，这种现象称为霍

6、尔效应霍尔效应演示当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，向内侧偏移，在半导体薄片c、d方向的端面之间建立起霍尔电势。cdab磁感应强度B较大时的情况作用在半导体薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势也就越高。霍尔电势EH可用下式表示：EH=KHIB磁感应强度B为零时的情况cdab磁感应强度B为零时的情况cdab2、霍尔电势洛仑兹力电场力两力平衡时，RH------霍尔系数霍耳电势VH与I、B的乘积成正比，而与d成反比。电流密度j=nqvn—N型半导体中的电子浓度N型半导体P型半导体—霍耳系数，由载流材料物理性质决

7、定。ρ—材料电阻率p—P型半导体中的空穴浓度μ—载流子迁移率,μ=v/E,即单位电场强度作用下载流子的平均速度。金属材料，电子μ很高但ρ很小，绝缘材料，ρ很高但μ很小。故为获得较强霍耳效应，霍耳片全部采用半导体材料制成。（二）霍尔元件的电磁特性①UH–I特性在磁场和环境温度一定时，霍尔输出电势UH与控制电流I之间呈线性关系，如图所示，直线的斜率称为控制电流灵敏度，用k1表示k1=(UH/I)B恒定代入可以得到k1=kHB因此，霍尔元件的灵敏度系数kH越大，其k1也越大。②UH-B特性当控制电流一定时，霍尔元件的开

8、路输出随磁感应强度的增加并不是完全成线性关系，只有当B小于0.5T时，UH–B的线性度才比较好。R～B特性指霍尔元件的输入电阻与磁场之间的关系。霍尔元件的内阻随磁场的绝对值增加而增加的现象称为磁阻效应磁阻效应的物理本质对某种速度运动的电子，若霍尔电场作用力恰好抵消洛仑磁力，电子沿直线运动，小于此速度的电子将沿霍尔电场方向偏转，而大于此速度的电子将沿洛仑磁力方向偏转。这种偏