压电磁电式传感器.ppt

32 C = 2C ,U = U，Q = 2Q C 机械工程测试技术 磁电式-压电式传感器 压电元件结构形式 在实际使用中，如仅用单片压电元件工作的话，要产生足 够的表面电荷就要很大的作用力，因此一般采用两片或两 片以上压电元件组合在一起使用。由于压电元件是有极性 的，因此连接方法有两种：并联连接和串联连接。 电路并联 C = 2C ,U = U，Q = 2Q 温州大学机电工程学院 电路串联 C = , Q = Q，U = 2U 2 * 1 机械工程测试技术 温州大学机电工程学院 磁电式传感器 磁电式-压电式传感器 2 机械工程测试技术 磁电式-压电式传感器 磁电式传感器 磁电式传感器包括磁感应电式传感器、霍尔式传感器和磁栅 磁感应电传感器 特点 按工作原理不同，又可分为恒定磁通式和变磁通 温州大学机电工程学院 3 机械工程测试技术 温州大学机电工程学院 磁电式-压电式传感器 4 机械工程测试技术 恒定磁通磁电感应式传感器的结构原理 温州大学机电工程学院 磁电式-压电式传感器 5 机械工程测试技术 温州大学机电工程学院 磁电式-压电式传感器 6 机械工程测试技术 温州大学机电工程学院 磁电式-压电式传感器 7 机械工程测试技术 磁电式-压电式传感器 霍尔式传感器 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国 物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应, 但由 于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。随着半导 体技术的发展, 开始用半导体材料制成霍尔元件, 由于 它的霍尔效应显著而得到应用和发展。霍尔传感器广泛 用于电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。 温州大学机电工程学院 8 机械工程测试技术 磁电式-压电式传感器 霍尔元件的结构及工作原理 半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当 有电流I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 EH ，这种现象称为霍尔效应。产生的电动势称为霍尔电势，半导体薄 片称为霍尔元件。 D b A C d B 温州大学机电工程学院 9 E ? H = B vb = 机械工程测试技术 载流子受洛仑兹力：F = Bev 霍尔电场强度： H = U H b 磁电式-压电式传感器 平衡状态：eE H = Bev ? U H = Bv b 因为 I = n bdve 所以 电子运动平均速度：v = I bdne U 霍尔电势：B ? I bdne ? b = 1 IB ne d 令：霍尔系数 RH = 令：灵敏度系数K H = 温州大学机电工程学院 1 ne RH d U H = R H IB d = K H IB 10 机械工程测试技术 磁电式-压电式传感器 a. 霍尔系数大小取决于导体的载流子密度 金属的自由电子密度太大，因而霍尔常数小，霍尔 电势也小，所以金属材料不易制作霍尔元件。 b. 霍尔电势与导体厚度d成反比 为了提高霍尔电势值，霍尔元件制成薄片形状。 半导体中电子迁移率（电子定向运动平均速度）比空穴迁 移高，因此N型半导体较适合制造灵敏度高的霍尔元件 温州大学机电工程学院 11 机械工程测试技术 温州大学机电工程学院 磁电式-压电式传感器 12 机械工程测试技术 磁电式-压电式传感器 霍尔元件：有三个脚和四个脚，一般是三个脚，是其中一个电压端和电源的负极共用 温州大学机电工程学院 13 机械工程测试技术 温州大学机电工程学院 磁