磁敏传感器教程文件.pptx

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1、第五章磁敏传感器及应用技术梁长垠教授ProfessorLiang第五章磁敏传感器及应用技术教学目的：1、了解磁敏传感器的作用、分类和使用方法；2、熟悉常用磁敏传感器的特点及应用范围；4、掌握常用磁敏传感器的工作原理及使用方法；5、学会正确选用磁敏传感器的方法。问题思考：1、磁敏传感器的作用是什么？2、常用的磁敏传感器有哪些种？各自的原理是什么?3、何为磁阻效应？何为霍尔效应?4、磁敏传感器的原理是什么？其应用场合有哪些?5、举出5种以上磁敏传感器的应用场景。第五章磁敏传感器及应用技术第一节磁敏传感器定义与分类—磁敏传感器概述—磁敏传感器定义与分类第二节磁敏传感器工

2、作原理—霍尔元件—磁阻传感器—干簧管—磁敏二极管、晶体管第三节磁敏传感器应用分析与训练—霍尔电机测速电路设计与调试—自动供水系统电路设计与调试第五章磁敏传感器及应用技术一、磁敏传感器概述磁敏传感器应用：—以磁场为媒介的物理量，例如：位移、振动、力、转速、加速度、流量、电流、电功率等应用领域：自动抄表、家用电器、磁场测量、车辆检测、金属探测、转速测量、航海、机器人┅感知磁性物体的存在或者磁性强度的一类传感器1831年法拉第发现的电磁感应定律1879年霍尔发现金属中的霍尔效应1988年，法国的费尔和德国的格林贝格尔发现的磁阻效应，并荣获了2007年诺贝尔物理学奖我国磁

3、敏传感器的研究与应用仅有30多年的历史主要特点：非接触测量第一节磁敏传感器定义与分类磁敏传感器应用第一节磁敏传感器定义与分类市科技创新项目应用案例：新型道路车辆测量系统功能：闯红灯、速度检测、车流量检测、车型检测第一节磁敏传感器定义与分类第一节磁敏传感器定义与分类二、磁敏传感器定义对磁场参量（磁感应强度、磁通）敏感，通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换为电信号的器件或装置磁敏传感器磁电感应式传感器（基于电磁感应原理）利用导体和磁场发生相对运动导体两端产生感应电势磁电效应传感器磁敏电阻磁敏二极管磁敏三极管霍尔元件三、磁敏传感器分类一、霍尔元件1、霍尔效应

4、在金属或半导体薄片两端通以电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH（称为霍尔电动势或霍尔电压）。这种现象称为霍尔效应。第二节磁敏传感器工作原理一、霍尔元件1、霍尔效应霍尔效应的产生是由于运动电荷受到磁场中洛伦兹力作用的结果。霍尔电势UH可用下式表示：UH=RHIB/d(V)式中RH——霍尔常数I——控制电流，B——磁感应强度d——霍尔元件的厚度令KH=RH/d，则得到UH=KHIB可见，霍尔电势的大小正比于控制电流I和磁感应强度B。KH称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。第二节磁敏传感

5、器工作原理一、霍尔元件2、霍尔元件（1）霍尔元件结构与电路符号（2）霍尔元件特性①线性特性②开关特性霍尔元件的输出电动势分别于I、B成线性关系霍尔元件输出电势在一定区域内随B增加迅速增加的特性第二节磁敏传感器工作原理二、霍尔传感器1、霍尔传感器将霍尔元件、放大器、调理电路等集成在一个芯片上。（1）线性型霍尔传感器线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。霍尔传感器线性型霍尔传感器开关型霍尔传感器输出电压与外加磁场强度呈线性关系，在B1~B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。第二节磁敏传感器工作原理（

6、2）开关型霍尔传感器开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量图中，Bnp为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点Bnp时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bnp以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bnp与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。第二节磁敏传感器工作原理二、霍尔传感器（3）锁键型霍尔传感器锁键型是开关型霍尔传感器的一种特殊形式，它输出数字量当磁感应强度超过动作点Bnp时，传感器输出由高电平跃变为低电平，而

7、在外磁场撤消后，其输出状态保持不变（即锁存状态），必须施加反向磁感应强度达到BRP时，才能使电平产生变化。第二节磁敏传感器工作原理二、霍尔传感器（4）霍尔传感器的恒压驱动第二节磁敏传感器工作原理二、霍尔传感器（5）霍尔传感器的恒流驱动第二节磁敏传感器工作原理第二节磁敏传感器工作原理（6）霍尔传感器应用常用接口电路（7）霍尔传感器应用集锦第二节磁敏传感器工作原理第二节磁敏传感器工作原理2.磁敏电阻分类是一种基于磁阻效应而制作的电阻体。它在外施磁场的作用下(包括磁场强度及方向变化)能够改变自身的阻值。二、磁敏电阻1.磁阻效应与巨磁阻效应磁阻效应：物质在磁场中电阻发生变

8、化的现象。