黎善斌《自动检测技术与装置》第八节 磁电式检测元件.pptVIP

第八节 磁电式检测元件 磁电式检测元件是通过电磁原理将被测物理量转换成电信号的一种检测元件 一、磁电感应式检测元件 利用电磁感应定律，将被测量转变成感应电动势而进行测量 线圈中感应电动势e 的大小，取决于匝数N和穿过线圈的磁通变化率 第八节 磁电式检测元件 磁通变化率是由磁场强度、磁路磁阻及线圈的 运动速度决定的 恒磁阻式检测元件 由线圈1、运动部件2和永久磁铁3所成 第八节 磁电式检测元件 线速度型 角速度型 感应电势与线圈对磁场的相对运动的线速度或线圈相对磁场的角速度成正比 第八节 磁电式检测元件 变磁阻式检测元件 变磁阻式检测元件的线圈与磁铁之间没有相对运动，由运动着的被测物体(一般是导磁材料)来改变磁路的磁阻，引起磁通量变化,从而在线圈中产生感应电动势。变磁阻式检测元件一般做成转速式，产生的感应电势的频率作为输出 第八节 磁电式检测元件 开磁路式 开磁路转速检测元件主要由永久磁铁1、衔铁2和感应线圈3组成 第八节 磁电式检测元件 闭磁路式 它是由安装在转轴1上的内齿轮2和永久磁铁5、外齿轮3a、3b及线圈4构成 第八节 磁电式检测元件 磁电感应式检测元件的误差及补偿 磁电感应式检测元件相当于一个电源 第八节 磁电式检测元件 磁电感应式检测元件的输出电流iO以及在负载电阻RL上的电压uO为 Ri为磁电感应式检测 元件的内阻，RL为负 载电阻 第八节 磁电式检测元件 检测元件的电流灵敏度Si和电压灵敏度Sv为： 第八节 磁电式检测元件 当磁电感应式检测元件工作温度发生变化，或受到外磁场干扰，或受到机械振动或冲击时，其灵敏度都将发生变化而产生测量误差，其相对误差为 第八节 磁电式检测元件 温度误差 第八节 磁电式检测元件 永久磁铁不稳定误差 当测量电路满足Ri ＜＜ RL时，电磁感应式检测元件的电压灵敏度可近似为 则灵敏度的相对误差为 第八节 磁电式检测元件 非线性误差 当线圈内有电流i通过时，将产生一定的交变的磁通 ，此交变磁通叠加在永久磁铁的工作磁通上，从而使实际磁通量减少，由磁电感应式检测元件的工作原理可知，其线圈相对于永久磁铁的运动速度越大v，产生的电动势e越大，则电流也越大，对永久磁场的削弱作用就越强。因此检测元件的灵敏度随被测速度数值的增加而降低，引起严重的非线性 第八节 磁电式检测元件 非线性误差一般采用补偿线圈来补偿 第八节 磁电式检测元件 二、霍尔检测元件 霍尔检测元件是以霍尔效应作为理论基础 以霍尔元件为核心部件的磁敏式检测元件 第八节 磁电式检测元件 此电势为 称为霍尔系数 d为霍尔元件厚度 第八节 磁电式检测元件 霍尔元件及其特性 目前最常用的霍尔元件是由锗、硅、锑化铟和砷化铟等半导体材料制成的 霍尔元件的几何形状为长方形，长宽比为2：1 霍尔元件的壳体是非导磁金属陶瓷或环氧树脂封装 霍尔电压与B、I的关系 第八节 磁电式检测元件 第八节 磁电式检测元件 霍尔集成器件 霍尔集成器件是将霍尔元件、放大器、施密特触发器以及输出电路通过集成化制作工艺构成独立器件 霍尔线性集成器件 霍尔开关器件 * 自动化科学与工程学院 * (a)线速度型 (b)角速度型 恒磁阻式检测元件结构原理图 1--线圈； 2--运动部件； 3--永久磁铁 开磁路式转速检测元件原理图 1--永久磁铁；2--衔铁； 3--感应线圈； 4--齿轮 闭磁路式转速检测元件原理图 1--转轴；2--内齿轮； 3a、3b--外齿轮； 4--线圈；5--永久磁铁 磁电感应式检测元件的等效电路 回顾： 压电式、电容式等检测元件的等 效电路是什么？ 磁性材料磁感应强度B与温度T的关系曲线 1—镍铝合金；2—钴钢；3—钨钢；4—热磁合金 热磁分流器 进行温度补偿 永磁材料在充磁前进行退火处理，充磁后再老化处理 非线性补偿示意图 1—弹簧；2—线圈；3—磁轭； 4—永久磁铁；5—补偿线圈 7.1 霍尔传感器 霍尔效应 UH b l d I FL FE v B 霍尔效应 在z轴加恒定磁场B；y轴通以恒定电流，则在x轴方向出现电位差 霍尔电压与磁感应强度B的关系 B/T 霍尔电压与控制电流的关系 0.5 * 自动化科学与工程学院