5、磁电式传感器讲解.ppt

2、利用霍尔线性集成传感器进行磁法覆盖 层厚度测量 磁法覆盖厚度测量是指对铁磁性物质表面非磁性涂层的厚度测量。 例如对钢铁表面的镀膜、油漆、塑料、搪瓷等覆盖层的厚度等便可使用磁法厚度测量的方法。 第五章 磁电式传感器 U型铁心 永磁体 铁磁基体 磁回路 SL3501M 覆盖层 测量时将U形铁芯的两极放到被测物体表面上，这时永磁体产生的磁通便通过U形铁芯和被测物体构成磁回路。当被测物体表面覆盖层厚度不同时，磁回路的磁阻和磁通量将会发生变化，磁回路中的霍尔集成传感器将会检测出磁场强度的不同，从而使霍尔集成传感器产生的输出电压随覆盖层厚度的不同而变化，完成覆盖层非电量到电量的转换。 将U型硅钢片铁芯中间断开，然后将SL3501M霍尔线性集成传感器和一片钕铁硼永磁体夹在中间，用502胶粘牢。 第五章 磁电式传感器 霍尔集成传感器内部虽然设有差分放大器，但其输出的电压仍然满足不了使用电路的要求，为此，将信号加一级放大，便可得到足够大的信号幅度。 －5V IC1 IC2 ＋5V UOUT 第五章 磁电式传感器 3、霍尔元件在电流测量上的应用 用霍尔元件测量电流，都是通过霍尔元件检测通电导线周围的磁场来实现的。 第五章 磁电式传感器 在现代工程技术中，往往要测量大直流电流，有时直流电流值高达10KA以上。过去，多采用电阻器分流的方法来测量这样大的电流。这种方法有许多缺点，如分流器结构复杂、笨重、耗电、耗铜等。利用霍尔效应原理测量大电流可以克服上述的一些缺点。霍尔效应大电流计结构简单、成本低、准确度高，在很大程度上与频率无关，便于远距离测量，测量时不需要断开回路。 （1）导线旁测法 这种方法是一种最简单的方法，将霍尔元件放在通电导线的附近，给霍尔元件通以恒定电流，用霍尔元件测量被测电流产生的磁场，就可以从元件输出的霍尔电压中确定被测电流值。 这种方法虽然结构简单，但测量精度较差，受外界干扰也大，只适用一些不重要的场合。 B IC I 通电电流 VH 第五章 磁电式传感器 当导线中有电流流通时，导线周围产生磁场，使导磁体铁芯磁化成暂时性磁铁，在环形气隙中就会形成一个磁场，导体中的电流越大，气隙处的磁感应强度就越大，霍尔元器件输出的霍尔电压VH就越大。可以通过霍尔电压检测到导线中的电流。这种方法可以提高电流测量的精度。 导磁铁心 霍尔元器件 通电导线 I （2）导线贯串磁芯法 如果用铁磁材料做成磁导体的铁芯，使被测通电导线贯串它的中央，将霍尔元件或霍尔集成传感器放在磁导体的气隙中，这样，可以通过环形铁芯集中磁力线，如下图所示。 第五章 磁电式传感器 测量原理 在实际应用中，为了测量的方便，还可以把导磁铁芯做成钳式形状，或非闭合磁路的形状，如下图所示。 I 霍尔元器件 通电导线 导磁铁心 霍尔元器件 通电导线 导磁铁心 I 钳式 非闭合磁路式 第五章 磁电式传感器 （3）磁芯绕线法 这种方法如下图所示。它由标准环形导磁铁芯和SL3501M霍尔线性集成传感器组合而成。 SL3501M 通电导线 导磁铁心 I 被测通电导线绕在导磁铁芯上，每1安1匝在气隙处可产生0. 0056T的磁感应强度。若测量范围是0~20A时，则导线绕制9匝便可产生约0. 1 T的磁感应强度，SL3501M会有1. 4V的电压输出。 第五章 磁电式传感器 第五章 磁电式传感器 数字钳型表 用途：主要用于大电流测量，可用于机械加工车间，工厂，及各种耗电量较大的任何场合。 4、霍尔线性位移传感器 霍尔线性位移传感器 第五章 磁电式传感器 第五章 磁电式传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图中3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见，结构（b）在Z2mm时，VH与Z有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，结构（C）的灵敏度高，但工作距离较小。 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 霍尔线性位移传感器原理 第五章 磁电式传感器 6、霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成，如图所示。(a)的弹性元件为膜盒，(b)为弹簧片，(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统，如图中的(a)、(b)，也可采用单一磁体，如(c)。加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压VH。由