磁电式传感器资料课件.ppt

《磁电式传感器资料课件.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、第五章磁电式传感器磁是人们所熟悉的一种物理现象，因此磁传感器具有古老的历史。最简单的把磁转换成电的磁传感器就是线圈，根据电磁感应定律，在切割磁通的电路里，产生与磁通相变化速率成正比的感应电动势。现代的磁传感器已向固体化发展，它是利用磁场作用使物质的电性能发生变化的各种物理效应制成的，从而使磁场强度转换为电信号。磁传感器的种类较多，制作传感器的材料有半导体、磁性体、超导体等，不同材料制作的磁传感器其工作原理和特性也不相同。第五章磁电式传感器磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的

2、传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。磁电式传感器有时也称作电动式或感应式传感器，它只适合进行动态测量。由于它有较大的输出功率，故配用电路较简单；零位及性能稳定；工作频带一般为10～1000Hz。第五章磁电式传感器§5-1磁电感应式传感器磁电式传感器具有双向转换特性，利用其逆转换效应可构成力(矩)发生器和电磁激振器等。根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场内运动时，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

3、，可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。图5.1所示为分别用于旋转角速度及振动速度测量的变磁通式结构。第五章磁电式传感器变磁通式结构图(a)旋转型（变磁））；(b)平移型（变气隙）第五章磁电式传感器其中永久磁铁1(俗称“磁钢”)与线圈4均固定，动铁心3(衔铁)的运动使气隙5和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势，因此又称变磁阻式结构。在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生。这类结构有

4、两种，如图5-2所示。第五章磁电式传感器恒磁通式结构(a)动圈式；(b)动铁式第五章磁电式传感器图中的磁路系统由圆柱形永久磁铁和极掌、圆筒形磁轭及空气隙组成。气隙中的磁场均匀分布，测量线圈绕在筒形骨架上，经膜片弹簧悬挂于气隙磁场中。当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为式中B——气隙磁通密度(T)；l——气隙磁场中有效匝数为W的线圈总长度(m)为l＝laW(la为每匝线圈的平均长度)     v——线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度(ms-1)。第五章磁电式传感器当传感器的结构确定后，式

5、(5-2)中B、la、W都为常数，感应电势e仅与相对速度v有关。传感器的灵敏度为为提高灵敏度，应选用具有磁能积较大的永久磁铁和尽量小的气隙长度，以提高气隙磁通密度B；增加ｌa和W也能提高灵敏度，但它们受到体积和重量、内电阻及工作频率等因素的限制。为了保证传感器输出的线性度，要保证线圈始终在均匀磁场内运动。设计者的任务是选择合理的结构形式、材料和结构尺寸，以满足传感器基本性能要求。第五章磁电式传感器开磁路磁阻式转速传感器1－永久磁铁3－感应线圈2－软铁4－齿轮结构比较简单，但输出信号较小，当被测轴振动较大

6、时，传感器输出波形失真较大。第五章磁电式传感器§5-2霍尔传感器霍尔传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量，如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一种传感器。一、霍尔效应霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的物理效应。置于磁场中的静止载流体中，若电流方向与磁场方向不相同，则在载流体的垂直于电流与磁场方向所组成的两个侧面将产生电动势。这一现象为美国物理学家爱德文·霍尔于1879年发现，称为霍尔效应，相应的电动势称为霍尔电势。第五章磁电式传感器bdVHIlBvF′F－＋＋－称为

7、霍尔系数，它是由基片材料的物理性质决定常数,e=1.602x10E-19C,n为线圈数；灵敏度系数，表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势大小。当磁场感应强度B和霍尔片平面法线成角度θ时,霍尔电势为：第五章磁电式传感器设为N型半导体，载流子为电子。霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量，如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一种传感器。优点：结构简单，体积小，坚固，频率响应宽，动态范围大,无触点,使用寿命长,可靠性高,易微型化和集成电路化。不足：温度影响大，要求转换精度较高时

8、必须进行温度补偿。第五章磁电式传感器霍尔元件砷化钠霍尔器件温度系数小，灵敏度高，线性度好，温漂小，稳定性高，体积小第五章磁电式传感器二、霍尔片主要技术指标1、额定激励电流IH使霍尔片温升10℃所施加的控制电流值。（限制额定激励电流的主要因素是散热条件）2、输入电阻Ri控制电极间的电阻值，规定在室温（20±5℃）的环境温度中测取。指霍尔电极间的电阻值，规定在（20±5℃）条件下测取。3、输出电阻RS第五章磁电式传感器4、不等位电势V0及零位电