电动势式传感器(I)

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1、第六章电动势式传感器6.1磁电式传感器磁电式传感器是一种利用电磁感应原理，将运动速度转换成线圈中的感应电动势输出的传感器。一．工作原理电磁感应定律感应电动势与线圈对磁场的相对运动线速度或角速度成正比，因此磁电式传感器用于测量线速度与角速度。在测量电路中接入微分或积分电路则可用来测量运动的位移和加速度。二．传感器的灵敏度三．测量电路四．应用举例1．振动速度传感器2．直流测速发电机它的结构类似小型直流电机，大多采用永磁励磁方式，其输出直流电压为一般的直流伺服电机虽然结构与测速电机相同，但由于测量误差较大，在测量精度要求较高时不能用作测速发电机没有相位误差，但结构复杂、

2、价格贵、会产生高频干扰3．交流测速发机4．磁电式转速传感器输出频率5．电磁流量计因为所以6.2压电晶体传感器压电传感是以某些物质的压电效应为基础的一种有源传感器。在外力作用下，某些物质变形后其表面会产生电荷，从而实现非电量电测的目的。压电传感器尺寸小，重量轻，工作频率宽，可测量变化很快的动态压力、加速度、振动等。一．压电效应某些电介质物质，当沿一定方向受到外力作用而变形时，在它的两个表面会产生符号相反的电荷；当将外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。xyF++++++++--------xy++++++++--------Fxy--------+

3、+++++++Fxy++++++++--------F沿X轴方向受压力沿X轴方向受拉力沿Y轴方向受压力沿Y轴方向受拉力晶片上电荷的极性与受力方向的关系二．压电材料1．压电晶体石英晶体（SiO2），铌酸锂(LiNbO3)，钽酸锂(LiTaO3)，锗酸锂(LiGeO3)2．压电陶瓷钛酸钡（BaTiO3），锆钛酸钡（PZT）等聚二氟乙烯（PVF2）高分子压电材料未极化时，电畴排列杂乱无章。呈中性，不具有压电性质。在施加外电场时，电畴转到与外电场一致。++++++++++++++--------------极化后，两端出现束缚电荷，吸引一层外来电荷，因而仍呈中性。在外力的

4、作用下，极化电畴变化使两极板上电荷变化。三．压电传感器的等效电路1.压电传感器的等效电路2.压电晶片的连接方式串联并联四．压电传感器的测量电路（前置放大器）1.电压放大器采用电压放大器要考虑的两个主要问题（1）输入电阻要大电路的时间常数是由等效电阻及等效电容来决定的前置放大器有两个作用：(1)放大传感器输出的微弱信号；(2)将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出。（2）测量系统的灵敏度与连接电缆的分布电容有关传感器的输出电压或电压放大器的输入电压可见，当改变连接传感器与前置放大器的电缆长度时，CC将改变，ui也随之变化，从而使整个测量系统的输出电压与电缆电容有关为了

5、保证测量系统有一定的带宽，要求输入电阻一定要大2、电荷放大器电荷放大器是一个有反馈电容的高增益运算放大器在不考虑电荷泄漏的情况下（不考虑电阻）在电荷放大器中，输出电压与电缆电容无关，只与电荷成正比，这是电荷放大器的突出优点电路的时间常数是由等效电阻及等效电容来决定的与使用电压放大器相比时间常数要大得多，对输入电阻的要求相对降低五．应用举例1．压电加速度传感器2．压电式压力传感器3．基于压电效应的超声波传感器(1)探伤(2)侧厚(3)检测材料6.3霍尔传感器一．霍尔元件的基本工作原理1．半导体材料的霍尔效应在图中所示的半导体薄片两端通以电流I，并在薄片的垂直方向上施

6、加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势EH（称为霍尔电动势）。这种现象成为霍尔效应。2．工作原理3.基本电路二．霍尔元件的测量误差及其补偿1．不等位电势及其补偿当磁场为零时输出电压应该为零，如果此时输出电压不为零，即意味着存在着一个零位误差不等位电势。2．温度误差及其补偿补偿方法（1）恒流源供电（2）恒流源供电再并一个合适的电阻当温度为T0时当温度为T时要求温度变化时输出不变即三．霍尔传感器的使用1．主要技术参数（1）输入电阻（RIN）和输出电阻（Rout）（2）额定控制电流IC（3）寄生直流电势UOD（4）不等位电势U0和不等位电阻R

7、0（不等位电势与额定控制电流之比称为不等位电阻。）（5）灵敏度KH（6）霍尔电势温度系数α（7）电阻温度系数β2．元件的连接正确接法错误接法与放大器连接四．集成霍尔器件1．霍尔线性集成器件2．霍尔开关集成器件五．霍尔元件在非电量电测技术中的应用举例1．位移传感器2．霍尔无接触开关3．转速测量4．汽车霍尔点火器