传感器及应用第4章解读.ppt

第二节 磁电式传感器 三、磁电式传感器的应用 　　 　　　 　２、磁电感应式转速传感器 　　　图４－２０　转速越快，感应电动势的频率越高。定子与转子的齿、槽数对应相等，被测物与转轴相连，转动时，齿与齿相对时，气隙最小，磁通最大，槽与槽相对时，气隙最大，磁通最小。磁通周期性地变化，产生近似正弦波的电压信号。 1.压电式传感器的敏感元件是________，它是具有______　　　效应的物质。 2. 压电材料分_________、_________、________三类。 3.石英晶体的外形是规则的六角棱柱体，它有三个晶轴，Ｘ轴又叫______轴,Ｙ轴又叫______轴,Ｚ轴又叫______轴。 4.压电元件的压电效应，数学表达式是__________。 5.压电式传感器等效电路分为________等效电路和_______等效电路两种。 6.压电式传感器可应用在国防、航空、航天、医疗、交通、通信、安全防卫、工业控制、民用设备等领域，被测量可以是_____、振动、_______、_______、声发射等。 7.磁电式传感器是一种_____能至____能的能量变换型传感器,工作时不需要外加电源。按结构不同，分____磁电传感器、_____磁电传感器。 8.磁电式传感器的应用课本主要介绍了可以测量______、________。 9.磁栅式传感器的工作原理：是利用_______与_______的作用进行测量的_______传感器。是一种新型的_______式传感器。 10.简述压电式传感器的工作原理。它是属于有源还是无源传感器？ 11.什么是压电晶体的横向压电效应，纵向压电效应？ 12.什么是压电陶瓷的（正）压电效应，逆压电效应？ 13.画出压电式传感器的电荷等效电路图和电压等效电路图。 14.压电式传感器的前置放大器有哪两个作用？ 15.简述磁电式传感器的工作原理。 第三节 霍尔式传感器 霍尔元件的工作原理 霍尔元件的主要参数 霍尔元件的误参及其补偿 霍尔元件的应用 第三节 霍尔式传感器 一、霍尔元件的工作原理 １.　霍尔元件 I N型半导体 电子 I v 电子直线运动 I 霍尔元件通常采用N型半导体材料（材料中导电的载流子是电子）或金属材料 霍尔元件是基于霍尔效应制作的一种磁电转换元件 　２.霍 尔 效 应 施加磁场B ，电子在洛伦兹力FL的作用下向薄片的一个侧面偏转。 电子发生偏转 I B B I FL v B v FL I I ２.霍 尔 效 应 在该侧面上形成负电荷的积累（－） 在另一侧面，由于电子浓度下降而出现等量的正电荷（＋） 从而形成霍尔电场EH 由于EH的存在，电子除受到洛仑兹力FL的作用，还要受到霍尔效应产生的电场力FH的作用。 形成霍尔电场 B － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ I + + + + + + + + + － － － － － － － － FH FL EH I I B v ２.霍 尔 效 应 电场力FH与洛伦兹力FL相平衡。 在半导体两个侧面形成霍尔电压UH 。 UH ∝ I · B 当 I 保持不变时，通过测量UH得到 B。 电子恢复直线运动 I B － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ + + + + + + + + + － － － － － － － － ＋ － UH FH FL EH I I B v ２.霍尔效应 　霍尔效应定义：是指在导电材料中的电流和外磁场互相作用而产生电动势的物理效应。 　 即：金属薄片或半导体薄片置于垂直磁场Ｂ中，在某方向上通入电流，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电位差UH　 霍尔电压 UH = I B　=　KH I B RH d RH－霍尔系数（m3/C)　 Ｉ－控制电流（Ａ） Ｂ －磁感应强度（Ｔ）　d －霍尔元件的厚度（m) KH－霍尔元件的灵敏度 第三节 霍尔式传感器 一、霍尔元件的工作原理 ３.　霍尔元件的结构 　　霍尔元件是一种四端型器件，由霍尔片、４根引线、壳体组成。尺寸为：４mmX2mmX0.1mm,红色的两个引线Ａ、Ｂ为控制电流，绿色的两个引线Ｃ、Ｄ为霍尔电压ＵＨ的输出线。 常用材料：锗、硅、锑化铟、砷化铟、砷化镓等。 Ａ Ｄ Ｃ Ｂ 第三节 霍尔式传感器 一、霍尔元件的工作原理 ４.　基本电路　 　　（集成）霍尔传感器：由霍尔敏感元件、放大器、温度补偿电路、稳压电源等集成在一个芯片上。 ①线性霍尔集成传感器：ＵＨ与Ｂ在一定范围内呈线性 　应用：位置、力、