3.5 磁电式传感器

1、3.5 磁电式传感器,3.5.1 磁电感应式传感器 3.5.2 霍尔式传感器,下页,返回,磁电式传感器是通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。,3.5.1 磁电感应式传感器,下页,上页,返回,一、 类型及工作原理 磁电感应式传感器也称为电动式传感器（感应式传感器），它是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的原理工作的.（发电机原理） 特点：不需要电源，可直接从被测物体吸取机械能量并转换成电信号输出，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，输出电压灵敏度高，频率响应（101000Hz），但体积、重量较大，一般适于测量振动、转速、扭矩等参数。,根据法拉第电磁

2、感应定律：W匝线圈在恒定磁场中运动并切割磁力线时，线圈中将产生感应电动势：,W 线圈匝数 线圈所包围的磁通量,下页,上页,返回,下页,上页,返回,（一） 恒定磁通式 分动圈式和动铁式两种结构（相对于壳体）,图5-1 恒定磁通路电感应式传感器结构原理图,图5-2 变磁通式磁电感应式传感器结构原理图 （a) 开磁路 (b) 闭磁路,下页,上页,返回,（二） 变磁通式,二、测量电路,图5-9 磁电感应式传感器测量电路方框图,下页,上页,返回,三、磁电感应式传感器应用举例,下页,上页,返回,图5-18 CD-1型振动速度传感器（动圈式恒定磁通型）,1弹簧 2阻尼器 3永久磁铁 4铝架 5芯轴 6线圈

3、7壳体 8弹簧 9引线,下页,上页,返回,图5-19 磁电感应式转速传感器（变磁通式）,1转轴 2转子 3永久磁铁 4线圈 5定子,3.5.2 霍尔式传感器,霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量、如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一种传感器。,上页,返回,下页,1. 霍尔效应： 一块长为l、宽为b、厚为d的半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中，如图5-20所示。当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH。这种现象称为霍尔效应。霍尔式传感器是由霍尔元件所组成。,上页,返回,下页,图5-20 霍尔效应原理图,1锗(Ge) 输出小，但

4、温度性能和线性度较好； 2硅(Si) 线性度最好，但带负载能力较差，通常不作单个霍尔元件； 3砷化铟(InAs) 输出较大，受温度影响小，线性度较好，应用较多； 4锑化铟(InSb) 输出大，但受温度影响大（尤其是低温）,上页,返回,下页,霍尔元件材料：,上页,返回,下页,2. 霍尔元件构造及测量电路,一、构造,图5-21 霍尔元件,a-b 控制电流极（红色） c-d 霍尔电极（绿色）,上页,返回,下页,二、测量电路,霍尔元件的基本测量电路如图5-22所示。 激励电流由电源E供给，可变电阻RP用来调节激励电流I的大小。RL为输出霍尔电势UH的负载电阻。,图5-22 霍尔元件的基本测量电路,上页,返回,下页,（a）线性型,（b）开关型,3. 霍尔元件的补偿电路,上页,返回,下页,一、不等位电势补偿,图5-23 不等位电势的补偿电路,二、温度补偿 分流电阻法,图5-24 采用分流电阻法的温度补偿电路,上页,返回,下页,上页,返回,下页,图5-25 桥路补偿法的温度补偿电路,桥路补偿法,元件补偿,上页,返回,下页,要求热敏元件尽量靠近霍尔元件,5. 霍尔式传感器的应用举例,上页,返回,下页,