第6讲磁电式传感器.ppt

在图示方向磁场的作用下，电子将受到一个由高电势面c指向低电势面d方向力的作用，这个力就是洛仑兹力，大小为 c、d两端面因电荷积累而建立了一个电场EH ，称为霍尔电场。该电场对电子的作用力与洛仑兹力的方向相反， 大小为 (1) 输入电阻和输出电阻 输入电阻：控制电极间的电阻 输出电阻：霍尔电极之间的电阻；B＝0测量 (2) 额定控制电流和最大允许控制电流 给霍尔元件通电流，使其在空气中产生10℃升温，对应的电流值称额定控制电流：以元件允许的最大温升限制所对应的控制电流值为最大允许控制电流。 (4) 寄生直流电势 当没有外加磁场，霍尔元件用控制电流时，霍尔电极的输出有一个直流电势 *控制电极和霍尔电极与基片的连接是非完全欧姆接触时，会产生整流效应。 *两个霍尔电极焊点的不一致，引起两电极温度不同产生温差电势 (5) 霍尔电势温度系数 在一定磁感应强度和控制电流下，温度每变化1度时，霍尔电势变化的百分率。 霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 霍尔开关集成传感器具有使用寿命长，无触点磨损，无火花干扰，无转换抖动，工作频率高，温度特性好，能适应恶劣环境等优点。 霍尔开关集成传感器常用于： 点火系统、保安系统、转速测量、 里程测量、机械设备限位开关、 按钮开关、电流的测量和控制、 位置及角度的检测等。 霍尔式无刷电动机 霍尔式无刷电动机取消了换向器和电刷，而采用霍尔元件来检测转子和定子之间的相对位置，其输出信号经放大、整形后触发电子线路，从而控制电枢电流的换向，维持电动机的正常运转。由于无刷电动机不产生电火花及电刷磨损等问题，所以它在录像机、CD唱机、光驱等家用电器中得到越来越广泛的应用。 习题 作业1、6、7 传感器与检测技术 * Practice is a best way to learnig 传感器与检测技术 [P89作业题2] 单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相对覆盖部分的宽度为4mm，两极板的间隙为0.5mm，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若两极板相对位移2mm ，求其电容变化量。 解：已知b=4mm，δ=0.5mm ，为空气介质。 （1）求静态灵敏度 P74 静态灵敏度定义： 被测量缓慢变化时传感器电容变化量与引起其变化的被测量变化之比。 两极板相对位移△x 即 即 介电常数略大于8.85×10-12F/m 回顾： 变面积型电容式传感器 初始电容： 当动极板移动?x 第6讲 磁电式传感器（P90） 1、工作原理 2、分类 3、具体应用 磁电式传感器：利用磁电作用将被测量转换成电信号 所有的磁信号与电信号之间相互作用的现象。 电磁感应效应 霍尔效应 电磁转换原理 §1 磁电感应式 §2 霍尔式 §3 磁栅式 有源传感器，将被测量转换成电信号时无需电源， 输出功率大,性能稳定，工作带宽（10～1000 Hz）， 第五章 磁电式传感器 第一节 磁电感应式传感器 法拉第电磁感应效应：N匝线圈在磁场中切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中产生的感应电动势e取决于穿过线圈磁通Φ的变化率。 恒定磁通式 变磁通式 B——稳恒均匀磁场的磁感应强度； l——每匝线圈的平均长度； N0——线圈处于工作磁场中的匝数； v——导体相对磁场的运动速度。 霍尔效应 1878年美国物理学家霍尔首先发现金属中的霍尔效应，因为太弱没有得到应用。随着半导体技术的发展，人们发现半导体材料的霍尔效应非常明显，并且体积小有利于集成化。霍尔传感器基于霍尔效应。 半导体薄片两端通以电流I，在垂直方向施加磁感强度B的磁场，在薄片的另外两侧会产生一个与控制电流I和磁场强度B的乘积成比例的电动势UH，这种现象称霍尔效应。 第二节 霍尔式传感器 FL = qvB q：电荷， v：速度， B：磁场强度 洛伦兹力 第二节 霍尔式传感器 霍尔电场力 第二节 霍尔式传感器 FE = qEH q：电荷， EH：霍尔电场强度 当霍尔电场力与洛仑兹力相等时，达到平衡。这时有： qEH = qvB 霍尔电场的强度为 ： EH = vB 在c与d两側面间建立的电势差称为霍尔电压： UH = EHW或 UH = vBW FE=qEH FL=qvB W 第二节 霍尔式传感器 霍尔电压 利用霍尔效应制成的磁电转换元件 霍尔元件由霍尔片、 引线和壳体组成。 第二节 霍尔式传感器 霍尔元件=霍尔传感器 第二节 霍尔式传感器 主要性能参数 第二节 霍尔式传感器 主要性能参数 线性型集成传感器：将霍尔元件和恒流源