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磁敏式感測器

固態感測器以半導體、電介質、鐵電體等為敏感材料，在力、磁、熱、光、射線、氣體、濕度等因素作用下引起材料物理特性變化，通過檢測其物理特性變化即可反映被測參數值。優點：結構簡單、小型輕量；動態回應好，輸出為電量；易實現集成化、多功能化、圖像化、智能化；功耗低，安全可靠。缺點：線性範圍窄、易受溫度影響、參數離散性大。代表感測器的重要發展方向（磁敏、光敏、氣敏、濕敏）

磁敏式感測器磁電式感測器霍爾感測器磁敏電阻磁敏二極體、磁敏電晶體

種類：變氣隙（磁通）式（變磁阻式），由被測物體運動改變磁阻，線圈與磁鐵之間沒有相對運動； 恒磁通式（動圈式和動鐵式），線圈與磁鐵之間存在相對運動。原理：根據電磁感應定律，在任何電路或與磁通φ交鏈的w匝線圈中，當φ隨時間變化時，將感應出與磁通變化速率成正比的電壓或電勢：磁電式感測器

例1：閉磁路變磁通式由被測物體運動引起磁阻變化，線上圈中產生感應電勢。頻數轉速偏心量振動量磁電式感測器

例2：動圈式和動鐵式，線圈和磁鐵間存在相對運動。B0——工作氣隙磁感應強度；L——每匝線圈平均長度；W——線圈匝數；v——相對運動速度構成線速度感測器磁電式感測器

磁電式感測器應用測振式感測器航空發動機、各種大型電機、空氣壓縮機、機床、車輛、軌枕振動臺、化工設備、各種水、氣管道、橋樑、高層建築等的振動監測與研究。品質為m、彈簧剛度為k，阻尼係數為b的單自由度機械振動系統，要求選擇較大的品質塊m和較小的彈簧常數k。磁電式力發生器與激振器磁電式感測器具有雙向轉換特性，如果給速度感測器的線圈輸入電量，那麼其輸出量即為機械量。扭矩測量、流量測量

磁電式感測器扭矩測量當線圈不受扭矩時，兩線圈輸出信號相同，相位差為零；當被測軸感受扭矩時，軸的兩端產生扭轉角，因此感測器輸出的兩個感生電勢將因扭矩而有附加相位差。磁電式檢測頭磁電式檢測頭轉軸齒輪

液體流動方向由外到內磁電式感測器電磁流量計——在導電的、非磁性液體外部建立激勵磁場，將產生與磁場和流動方向垂直的電動勢。

磁電式感測器此方法適用於導電、非磁性液體，輸出與液體密度、溫度、粘滯度等無關，可用於血液流量測量。

置於磁場中的載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上平行電流和磁場方向上的兩個面之間產生電動勢，這種現象稱為霍爾效應。霍爾式感測器

霍爾式感測器基本原理載流子在磁場中受到洛倫茲力的作用而發生偏轉，從而形成電場E，當載流子受到的電場力與洛倫茲力達到動態平衡時，累積電荷形成穩定的電勢UH。其中——霍爾常數 ——磁場與元件平面法線方向的夾角d——與磁場方向一致的霍爾元件厚度

由得知，d越小，越大，則感生電動勢越大，故一般霍爾元件是由霍爾係數很大的N型半導體材料製作的薄片，厚度微米級。霍爾式感測器的結構a、a’——激勵電極、控制電極，b、b’——霍爾電極

霍爾元件由霍爾片、四根引線和殼體組成。霍爾元件多採用N型半導體材料（高的電阻率和載流子的遷移率）。目前最常用的霍爾元件材料有N型鍺(Ge)、N型矽(Si)、銻化銦(InSb)、砷化銦(InAs)等半導體材料。封裝——非磁性金屬、陶瓷、環氧樹脂。霍爾式感測器的材料

霍爾式感測器的測量電路R——調節電阻RL——負載電阻在實際使用中，可以把激勵電流I或外磁場感應強度B作為輸入信號，而輸出信號正比於I或B，或兩者的乘積。基本電路

霍爾式感測器的測量電路電磁特性——UH–I特性直線斜率稱為控制電流靈敏度：控制電流為交流時頻率可達幾千兆赫茲，且元件噪音很小。圖中HZ表示鍺霍爾元件

霍爾式感測器的測量電路電磁特性——UH–B特性當控制電流不變時，元件開路霍爾電勢隨磁場的增加不完全呈線性關係，通常在0.5T以下時線性度較好。

霍爾元件的轉換效率較低，可將幾個霍爾元件的輸出串聯或採用運算放大器放大，以獲得較大的UH。將霍爾元件與放大、整形等電路集成在同一晶片上，具有體積小、靈敏度高、價格便宜、性能穩定等優點。霍爾式感測器的測量電路

霍爾集成感測器有線性型和開關型兩種。線性型霍爾集成感測器將霍爾元件、恒流源和線性放大器等集成在一塊晶片上，輸出電壓較高（伏級），使用方便。線性型霍爾式感測器

開關型霍爾集成感測器將霍爾元件、穩壓器、差分放大器、施密特觸發器、OC門（集電極開路輸出門）等電路做在一塊晶片上。當外加磁場強度達到或超過工作點時，OC門由高阻態變為導通