磁电式传感器课件讲解学习.ppt

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1、磁电式传感器课件一、工作原理根据电磁感应定律，当w匝线圈在恒定磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为Φ，则线圈内的感应电势e与磁通变化率dΦ/dt有如下关系：根据这一原理，可设计成两种结构：磁电式传感器12（一）恒定磁通磁电式传感器动圈式动铁式这种传感器工作磁场恒定，线圈和磁铁两者间产生相对运动，切割磁场线而产生感应电势。二、结构与分类恒磁通式和变磁通式3恒磁通式磁电传感器的结构原理图4（二）变磁通式磁电式传感器（磁阻式）线圈和磁铁部分都是静止的，与被测物连接而运动的部分是用导磁材料制成的，在运动中，它们

2、改变磁路的磁阻，因而改变贯穿线圈的磁通量，在线圈中产生感应电动势。1－永久磁铁2－软铁3－感应线圈4－齿轮5磁电式传感器1磁敏式传感器2第七章磁传感器6测量原理：半导体材料中的自由电子及空穴随磁场改变其运动方向。结构结型体型霍尔传感器磁敏电阻——磁敏二极管磁敏三极管——磁敏式传感器27一、霍尔传感器（一）霍尔效应1.定义霍尔：1879年半导体8UHbldIFLFEvB2.霍尔电势的产生洛仑兹力电场力动态平衡9UHbldIFLFEvB动态平衡电流10令霍尔系数设灵敏度系数霍尔电势3.霍尔系数及灵敏度半

3、导体绝缘体金属11（二）霍尔元件基于霍尔效应工作的半导体器件称为霍尔元件。霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成输入引线：激励电极输出引线：霍尔电极CDAB12霍尔元件的主要技术指标材料：锗、硅、砷化镓、砷化铟、锑化铟131.霍尔元件的电磁特性(1)霍尔输出电势与控制电流之间的关系(2)霍尔输出电势与磁场之间的关系(3)霍尔元件的输入Ri或输出电阻R0与磁场之间的关系Ri——控制电流电极间的电阻R0——输出霍尔电势电极间的电阻142.霍尔元件的测量电路（1）基本测量电路输出电势：mV量级四端器件15（

4、2）霍尔电势的输出电路线性测量：比例放大器线性度好、低噪声放大器开关应用：射极跟随器灵敏度高，一般放大器163.霍尔元件的误差及其补偿霍尔元件在加控制电流但不加外磁场时出现的霍尔电势称为零位误差。不等位电势原因：◇两个霍尔电极不在同一等位面上；◇材料不均匀。半导体固有特性半导体制造工艺缺陷零位误差温度误差(1)零位误差及补偿17（a）（b）（c）电桥补偿方法18(2)温度误差及补偿电阻率、迁移率、载流子浓度：T霍尔元件内阻、霍尔电势：T①采用恒流源供电，输入回路并联电阻霍尔元件的输入电阻随温度而变化

5、19②利用输出回路的负载进行补偿霍尔元件的输出电阻随温度而改变只要补偿电阻选择适当，就可达到温度补偿的目的。20E1w3E2w1w2R2R3R4R1RtUH③实际补偿电路温度补偿电桥W1的作用21霍尔元件测量线路集成霍尔传感器（三）集成霍尔传感器集成霍尔传感器具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点。221.开关型集成霍尔传感器开关型集成霍尔传感器是把霍尔元件的输出经过处理后输出一个高电平或低电平的数字信号。（开关信号）稳压稳压器、霍尔片、差分放大器，施密特触发器和输出级等部分组成。结构：23稳压

6、工作原理：有磁场：UH>开启阈值，高电平，VT导通磁场减弱：UH<断开阈值，低电平，VT截止开状态关状态121086420工作特性——工作点“开”——释放点“关”——磁滞高低，开状态低高，关状态24输出电压与外加磁场强度呈线性比例关系。结构：霍尔元件、差分放大器、稳压、电流放大输出级。稳压单端输出：SL3501T2.线性集成霍尔传感器广泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁场、电流等的测量或控制。251.霍尔位移传感器磁场梯度越大，灵敏度越高磁场梯度越均匀，输出线性越好测量范围：1～2mm（四）霍

7、尔传感器的应用262.磁感应强度测量仪ASL3501M：霍尔线性集成传感器RP1：调整表头量程RP2：调零C1：低通滤波测量上限：0.3T3.直流功率测量仪V274.转速测量永磁体安装在轴端永磁体安装在轴侧285.测量电流测量大直流电流（10kA）：电阻器分流霍尔元件测量电流：检测通电导线周围的磁场（1）导线旁测法（2）导线贯穿磁芯法简单、测量精度差、受外界干扰大环形铁芯集中磁力线，提高电流测量精度296.自动凭票供水装置控制电路301.磁阻效应——载流导体置于磁场中，其电阻随磁场而变化磁阻效应方程

8、：温度恒定、弱磁场、只有电子导电——磁感应强度为B时的电阻率——零磁场下的电阻率——电子迁移率——磁感应强度式中，电阻率变化电阻率相对变化磁敏电阻：InSb、InAs二、磁敏电阻31-5-3-10135700600500400300200100020406080150100502.磁敏电阻的特性磁阻元件的温度特性不好。在应用时，一般都要设计温度补偿电路。磁敏电阻的灵敏度一般是非线性的，且受温度的影响较大。32（一）磁敏二极管1.结构PN结型的磁电转换元件