传感器原理与应用-6-磁敏传感器总结ppt课件.ppt

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1、第六章磁敏传感器传感器原理与应用分类利用磁电感应原理的磁电感应式传感器。将运动速度、位移转换成线圈中的感应电动势输出。利用某些材料的磁电效应做成的对磁场敏感的传感器（磁敏传感器）磁电效应主要有霍尔效应和磁阻效应其中霍尔效应是磁电效应的基础。磁敏二极管(SMD)5.1磁电感应式传感器Part.1原理非重点磁电感应式传感器磁电感应式传感器是一种电动式传感器，也是一种典型的有源传感器。特点：输出功率大稳定可靠、结构简单、可简化二次仪表工作时不需要外加电源，可直接将被测物体的机械能转换为电量输出工作频率为10~500Hz，适合做机械振动测量和转速测量。缺点：尺寸较大、较重频率响应低非重点工作原理磁电

2、感应式传感器利用导体和磁场发生相对运动时会在导体两端输出感应电动势。根据法拉第电磁感应定律可知：“导体在磁场中切割磁力线”or“闭合线圈的磁通发生变化”时，在导体两端或线圈内将产生感应电动势，电动势的大小与穿过线圈的磁通变化率有关。当导体在均匀磁场中，沿垂直磁场方向运动时，导体内产生的感应电动势为：非重点右手定律发电机恒磁通式磁路系统产生恒定的磁场，工作间隙中的磁通也保持恒定不变，感应电动势是由线圈相对永久磁铁运动时切割磁力线而产生的。永磁铁与传感器壳体固定，线圈相对于传感器壳体运动，称为动圈式。线圈组件与传感器壳体固定，永磁铁相对于传感器壳体运动，称为动铁式。非重点动圈式和动铁式的工作原理

3、相同。若线圈和磁铁有相对运动，则线圈中产生的感应电动势与磁场强度、线圈导体长度、线圈匝数以及线圈切割磁力线的速度成比例关系，具体为：工作原理磁感应强度线圈匝数每匝线圈长度线圈运动速度非重点变磁通式对于变磁通式磁电传感器，线圈和磁铁都静止不动，感应电动势是由变化的磁通产生的。由导磁材料组件构成的被测体运动时，比如转动物体引起磁阻变化，使穿过线圈的磁通量变化，从而在线圈中产生感应电动势，所以这种传感器也成为变磁阻式。非重点磁电感应式传感器的基本特征电动势磁电感应传感器的灵敏度特性曲线在理论上应该是一条直线，而实际的灵敏度特性是非线性关系的。当运动速度v

4、摩擦力，因此没有感应电动势输出；当运动速度v>va时，传感器才能克服静摩擦力开始做相对运动；当运动速度v>va时，惯性太大，超过了传感器的弹性形变范围，输出曲线开始弯曲。传感器运动速度通常工作在(vb,vc)范围之间，保证有足够的线性范围。非重点电流灵敏度：电流灵敏度是单位速度引起的输出电流变化，为：电压灵敏度：电压灵敏度是单位速度引起的输出电压变化，为：提高灵敏度的方法：可以增大磁场强度B、每匝线圈的长度l和线圈匝数N。同时需要综合考虑传感器的材料、体积、重量、内阻和工作频率。非重点磁电感应式传感器的测量电路磁电感应式传感器可直接输出感应电势，而且具有较高的灵敏度，对测量电路无特殊要求。磁

5、电感应式传感器的输出信号直接经主放大器输出，该信号与速度成正比；前置放大器分别接积分电路和微分电路接积分电路时，感应电动势的输出正比于位移信号；接微分电路时，感应电动势的输出正比于加速度信号。非重点5.1磁电感应式传感器Part.2应用非重点磁电感应式传感器的应用特点：是一种典型的惯性传感器不需要静止的基准参考信号，可直接安装在被测物体上是一种典型的发电型传感器，工作时可不加电压，直接将机械能转化为电能输出电动式磁电传感器从根本上讲是速度传感器磁电传感器输出阻抗低，通常为几十~几千欧姆，对后继电路要求低，干扰小通常用来做机械振动测量非重点CD-1型振动速度传感器非重点磁电式扭矩传感器非重点5

6、.2霍尔传感器Part.1原理霍尔传感器霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器，是把磁学物理量转换成电信号的磁敏传感器。发展历程1879年，美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。随着半导体技术的发展，开始使用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到广泛应用和发展。优点：结构简单，体积小，坚固，频率响应宽（从直流到微波），动态范围大（输出电动势变化）,非接触、使用寿命长、可靠性高、易于微型化和集成化。缺点：转换率较低、温度影响大、要求转换精度较高时需要进行温度补偿。霍尔效应金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中（若磁场垂直于薄片

7、），当有电流I流经时（若I与B正交），在垂直于电流I和磁场B的方向上将产生电动势UH，这种物理现象称为霍尔效应。把一个长度为L，宽度为b，厚度为d的导体或半导体薄片两端通以控制电流I，在薄片的垂直方向上施加磁感强度为B的磁场，在薄片的另外两侧将会产生一个与控制电流I和磁场强度B的乘积成比例的感应电动势UH。左手定律并设其正电荷所受洛伦茨力方向为正，则电子所受的洛伦兹力可表示为：霍尔电场作用于电子的力fE可表示