传感器原理及应用-第6章课件.ppt

第六章 6.1 磁电感应式传感器 6.2 霍尔式传感器 6.3 磁敏式传感器 6.4 磁电式传感器应用 一、磁电感应式传感器概述 四、磁电感应式传感器测量电路 6.1 磁电感应式传感器 6.2 霍尔式传感器 6.3 磁敏式传感器 6.4 磁电式传感器应用 一、霍尔效应 一、霍尔效应 二、霍尔元件的结构与特性 二、霍尔元件的结构与特性 二、霍尔元件的结构与特性 二、霍尔元件的结构与特性 三、霍尔元件测量误差和补偿 三、霍尔元件测量误差和补偿 三、霍尔元件测量误差和补偿 三、霍尔元件测量误差和补偿 四、常用霍尔传感器GaAs和InSb 四、常用霍尔传感器GaAs和InSb 五、集成霍尔传感器 五、集成霍尔传感器 6.1 磁电感应式传感器 6.2 霍尔式传感器 6.3 磁敏式传感器 6.4 磁电式传感器应用 一、磁敏电阻元件 一、磁敏电阻元件 一、磁敏电阻元件 二、磁敏二极管和三极管 二、磁敏二极管和三极管 6.1 磁电感应式传感器 6.2 霍尔式传感器 6.3 磁敏式传感器 6.4 磁电式传感器应用 一、磁电式扭矩传感器 二、霍尔元件检测磁场 三、霍尔式位移传感器 四、霍尔式压力传感器 五、霍尔式转速传感器 六、霍尔式计数装置 七、霍尔式表面覆盖层厚度测量装置 八、霍尔式汽车电子点火器 九、磁敏电阻的应用 十、磁敏二极管应用——漏磁探伤 十一、磁敏三极管应用——无触点电位器 第六章 第七章结束 （1）灵敏度特性 磁敏电阻的灵敏度一般是非线性的，且受温度的影响较大。 §6.3 磁敏式传感器 2、磁阻元件的主要特性 S极 S、N极之间电阻特性 N极 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 R/Ω 1000 500 B/T 电阻变化率特性 RB/R0 15 10 5 温度(25℃) 弱磁场下平方特性 强场下直线特性 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 B/T 磁阻元件的灵敏度特性用在一定磁场强度下的电阻变化率来表示，即磁场—电阻变化率特性曲线的斜率。 在运算时常用RB/R0求得， R0表示无磁场情况下磁阻元件的电阻值，RB为施加0.3T磁感应强度时磁阻元件的电阻值。 （2）电阻 － 温度特性 半导体磁阻元件的温度特性不好。元件的电阻值在不大的温度变化范围内减小的很快。 因此，在应用时，一般都要设计温度补偿电路。 §6.3 磁敏式传感器 2、磁阻元件的主要特性 温度/℃/ 0 20 150 50 40 80 100 电 阻 /Ω 100 60 巨磁阻元件 磁敏二极管的P型和N型电极由高阻材料制成，在P、N之间有一个较长的本征区I。本征区I的一面磨成光滑的无复合表面（为I区），另一面打毛，设置成高复合区（为r区），因为电子—空穴对易于在粗糙表面复合而消失。 1、磁敏二极管 磁敏二极管的符号 基本原理：在磁场强度和方向变化下，电子和空穴复合率明显变化，导致磁敏二极管的电流发生变化，实现磁电转换。 + － P+ N+ I区 r区 磁敏二极管的结构 §6.3 磁敏式传感器 在弱P型或弱N型本征半导体上用合金法或扩散法形成发射极、基极和集电极。 基区较长。基区结构类似磁敏二极管，有高复合速率的r区和本征I区。长基区分为运输基区和复合基区。 2、磁敏三极管 基本原理：在正、反向磁场作用下，磁敏三极管集电极电流出现明显变化。 磁敏三极管可测量弱磁场、电流、转速、位移等物理量。 c N+ e H- H+ b I r N+ P+ 磁敏三极管的结构 §6.3 磁敏式传感器 磁敏三极 管的符号 b c e 第六章 磁电式传感器 在驱动源和负载之间的扭转轴的两侧安装有齿形圆盘。磁电传感器的检测元件部分由永久磁铁、感应线圈和铁芯组成。 §6.4 磁电式传感器应用 当齿形圆盘旋转时，圆盘齿凸凹引起磁路气隙的变化，在线圈中感应出交流电压， 其频率在数值上等于圆盘上齿数与转数的乘积。 检测磁场是霍尔式传感器最典型的应用之一。 霍尔器件做成各种形式的探头，放在被测磁场中，使磁力线和器件表面垂直，通电后即可输出与被测磁场的磁感应强度成线性正比的电压。 §6.4 磁电式传感器应用 电位差计 mA E S N R 霍尔磁敏传感器测磁场原理 A 霍尔元件置于磁场中，左半部磁场方向向上，右半部磁场方向向下。 从a端通人电流I，左和右半部产生霍尔电势UH1和UH2，方向相反。因此，c、d两端电势为UH1-UH2。 若霍尔元件在初始位置时UH1=UH2，则输出为零。 改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，可得输出电压，大小正比于位移量。 §6.4 磁电式传感器应用 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UH。 由事先校准的P～f(UH)曲线即可得到被测压力的值。 §6.4 磁