速度 加速度课件.ppt

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1、第七章机械量的测量主要学习霍尔传感器的工作原理、霍尔集成电路的特性及其在检测技术中的应用，还涉及磁场测量技术。霍尔元件是一种四端元件三、霍尔传感器7/29/20211一、霍尔元件的结构及工作原理半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。磁感应强度B为零时的情况cdab7/29/20212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=KHIB7/29/20213霍尔效应演示当磁场垂直于薄片时，电子受到洛

2、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。cdab7/29/20214磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即Bcos，这时的霍尔电势为EH=KHIBcos结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当B的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率的交变电势。7/29/20215二、霍耳元件结构及测量电路7/29/20216三、霍尔元件的主要外特性参数

3、7/29/20217三、霍尔元件的主要外特性参数7/29/20218最大磁感应强度BM上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少高斯至正的多少高斯？线性区三、霍尔元件的主要外特性参数7/29/20219霍尔元件的主要外特性参数（续）不等位电势:当B＝0，元件通以IH时，UH应该为零。但是实际不为零，这个电势称不等位电势。产生原因：两霍耳电极不再一等位面上、材料的不均匀、工艺不良等。不等位电势补偿方法P1377/29/202110四、霍尔集成电路霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接

4、使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件如UGN3501等。线性型三端霍尔集成电路7/29/202111线性型霍尔特性右图示出了具有双端差动输出特性的线性霍尔器件的输出特性曲线。当磁场为零时，它的输出电压等于零；当感受的磁场为正向（磁钢的S极对准霍尔器件的正面）时，输出为正；磁场反向时，输出为负。请画出线性范围7/29/202112开关型霍尔集成电路开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、OC门（集电极开路输出门）等电路做在同一个芯片上。当外加磁场强度超过规定的工作点时，OC门由高阻态变为导通状态，输出变为低电平；当外加磁场强度低于释放点

5、时，OC门重新变为高阻态，输出高电平。较典型的开关型霍尔器件如UGN3020等。7/29/202113开关型霍尔集成电路的外形及内部电路OC门施密特触发电路双端输入、单端输出运放霍尔元件.Vcc7/29/202114开关型霍尔集成电路（OC门输出）的接线7/29/202115开关型霍尔集成电路与继电器的接线?7/29/202116开关型霍尔集成电路的史密特输出特性回差越大，抗振动干扰能力就越强。当磁铁从远到近地接近霍尔IC，到多少特斯拉时输出翻转？当磁铁从近到远地远离霍尔IC，到多少特斯拉时输出再次翻转？回差为多少特斯拉？相当于多少高斯（Gs）？7/29/2021

6、17五、霍尔传感器的应用霍尔电势是关于I、B、三个变量的函数，即EH=KHIBcos。利用这个关系可以使其中两个量不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量，其余两个量都作为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。7/29/2021187/29/202119霍尔特斯拉计（高斯计）霍尔元件7/29/202120霍尔高斯计（特斯拉计）的使用霍尔元件磁铁7/29/202121霍尔传感器用于测量磁场强度霍尔元件测量铁心气隙的B值7/29/202122霍尔转速表在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的

7、磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。SN线性霍尔磁铁7/29/202123霍尔转速表原理当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。7/29/202124霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS）中的应用若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于控制刹车力的大小。带有微型磁铁的霍尔传感器钢质霍尔7/29/202125案例：汽车速度测量:267/29/202126霍尔转速