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第七章　磁电式传感器 磁电式传感器 磁电式传感器——通过磁电作用将被测量转换在电信号 一般分为两种： 磁电感应式 霍尔式 磁电感应式传感器 磁电感应式传感器又称磁电式传感器, 是利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号, 是有源传感器。由于它输出功率大且性能稳定, 具有一定的工作带宽（10～1000 Hz）, 所以得到普遍应用。 磁电感应式传感器工作原理 根据电磁感应定律, 当w匝线圈在恒定磁场内运动时, 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: E=-w(dΦ/dt) 磁电感应式传感器的测量电路 磁电式传感器直接输出感应电势, 且传感器通常具有较高的灵敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传感器是速度传感器, 若要获取被测位移或加速度信号, 则需要配用积分或微分电路。 霍尔式传感器 霍尔效应：置于磁场中的导体（或半导体），当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向会产生电动势（霍尔电势），原因是电荷受到洛伦兹力的作用。 霍尔元件基本结构 霍尔元件基本特性 额定激励电流和最大允许激励电流 当霍尔元件自身温升10度时所流过的激励电流 以元件最大温升为限制所对应的激励电流 输入电阻和输出电阻 激励电极间的电阻 电压源内阻 不等位电势和不等位电阻 当霍尔元件的激励电流为I时，若元件所处位置磁感应强度为零，此时测得的空载霍尔电势。 不等位电势就是激励电流经不等位电阻所产生的电压。 寄生直流电势 霍尔电势温度系数 霍尔元件的误差及其补偿 零点误差： 不等位电势：①电极引出时偏斜，②半导体的电阻特性（等势面倾斜）造成。③激励电极接触不良。 寄生直流电势：由于霍耳元件是半导体，外接金属导线时，易引起PN节效应，当电流为交流电时，整个霍耳元件形成整流效应，PN节压降构成寄生直流电势，带来输出误差。 霍尔元件的温度补偿 误差原因：温度变化时，KH,Ri（输入电阻）变化 补偿办法 对温度引起的I进行补偿。采用恒流源供电。但只能减小由于输入电阻随温度变化所引起的激励电流的变化的影响。 对KHI乘积项同时进行补偿。采用恒流源与输入回路并联电阻 。 　　　　　　　　　初始状态：KH0,Ri0, 温度变化后： 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 要使　　　 　即 霍尔传感器的应用 * * 5 fL fE v EH d I b B 定向运动的电子除受到洛仑兹力外，还受到霍尔电场的作用，当fl=fE时，达到平衡，此时 霍尔系数，材料确定后为常数 灵敏度系数 对于导体，霍尔系数一般较小，故霍耳元件一般用半导体制作，且愈小（薄），灵敏度愈高 10 UH IH Ri Ro 补偿方法 制作工艺上保证电极对称、欧姆接触 电路补偿 UH a c b d UH UP I IP IH RP