压电式传感器和霍尔式传感器.ppt

仪用放大电路使用一个运算放大器时，霍尔元件的输出电阻可能会大于运算放大器的输入电阻，从而产生误差，采用下图所示的电路，则不存在这个问题。6)不等位电势的补偿不等位电势是霍尔元件在加控制电流而不加外磁场时，而出现的霍尔电势称为零位误差。在分析不等位电势时，可将霍尔元件等效为一个电桥，如右图所示。控制电极A、B和霍尔电极C、D可看作电桥的电阻连接点。它们之间分布电阻R1、R2、R3、R4构成四个桥臂，控制电压可视为电桥的工作电压。只要能使电桥达到平衡的方法都可作为不等位电势的补偿方法。如果霍尔元件的UM≠0，则电桥就处于不平衡状态，此时R1、R2、R3、R4的阻值有差异，UM就是电桥的不平衡输出电压。理想情况下，不等位电势UM=0，对应于电桥的平衡状态，此时R1＝R2＝R3＝R4。基本补偿电路基本补偿电路没有考虑温度变化的影响。当温度发生变化，需要重新进行平衡调节。霍尔元件的不等位电势补偿电路有多种形式，下图为两种常见电路，其中RW是调节电阻。应用实例霍尔元件具有结构简单、工艺成熟、体积小和频带宽等特点，因此得到广泛的应用。保持霍尔元件的控制电流恒定不变，就可测量磁感应强度B，以及位移、角度等可直接转换为B的物理量，进一步还可以测量先转换成位移或角度，然后间接转换为B的物理量，如振动、压力、速度、加速度、转速等。此外，任何非电量只要能转化为位移的变化，均可利用霍尔式位移传感器的原理变换成霍尔电动势，从而实现这样的非电量的测量。霍尔电势是关于I、B、?三个变量的函数，即UH=KHIBcos?。利用这个关系可以使其中两个量不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量，其余两个量都作为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。1)霍尔式压力传感器霍尔式压力传感器由两部分组成：一部分是弹性敏感元件的波登管用以感受压力P，并将P转换为弹性元件的位移量x，即x＝KPP，其中系数KP为常数。另一部分是霍尔元件和磁系统，磁系统形成一个均匀梯度磁场，如右图所示，在其工作范围内，B＝KBx，其中斜率KB为常数；霍尔元件固定在弹性元件上，因此霍尔元件在均匀梯度磁场中的位移也是x。这样，霍尔电势UH与被测压力P之间的关系就可表示为UH＝KHIB＝KHIKBKPP＝KP式中KHIKBKP＝K—霍尔式压力传感器的输出灵敏度。2)将被测量转换为I与B的乘积右图为霍尔式单相交流功率计的基本电路。设输入电压BiRuicUHZL经过降压电阻R得到霍尔元件的控制电流负载ZL上的电流流过铁心线圈，产生垂直于霍尔平面的交变磁感应强度B，且B正比于i，即01020304霍尔输出电势uH＝KHiCB将前两式代入上式可得式中K=KHK1K2—常系数若求uH的平均值，则上式中cos（2ωt＋φ）为零，因此通过测出平均霍尔电势，即可求出负载ZL上的有功功率。将图中的电阻改用电容C代替，则使iC产生90o相移，同理可得可见利用霍尔元件也可测量单相负载上的无功功率。若使用三个串联的霍尔元件和适当的电路，则可测量三相负载上的有功功率和无功功率。3)霍尔特斯拉计（高斯计）高斯计：接受所测物体的电磁波频率，然后转换成参数量显示出来。主要用来测试高电压环境电磁波01特斯拉计：主要是检测磁体单位面积磁通量的多少，也就是检测磁感应强度。02霍尔高斯计（特斯拉计）的使用霍尔元件磁铁4)霍尔传感器用于测量磁场强度霍尔元件测量铁心气隙的B值5)霍尔转速表在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。SN线性霍尔磁铁123455.2霍尔式传感器利用霍尔元件的霍尔效应制成的传感器称为霍尔式传感器。霍尔式传感器是将电流、磁场、位移、压力等非电量信号转换成电动势输出的一种传感器。虽然它的转换率较低，受温度影响大，要求转换精度较高时必须进行温度补偿，但霍尔传感器结构简单，体积小，坚固，频率响应宽，动态范围大，无触点，使用寿命长，可靠性高，易微型化和集成电路化。霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，得到广泛的应用。可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。特点：霍尔元件的基本工作原理霍尔效应金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种