3.5 磁电式传感器

1、3.5 3.5 磁电式传感器磁电式传感器3.5.1 磁电感应式传感器磁电感应式传感器3.5.2 霍尔式传感器霍尔式传感器下页下页返回返回 磁电式传感器是通过磁磁电式传感器是通过磁电作用将被测量（如电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。3.5.1 磁电感应式传感器磁电感应式传感器下页下页上页上页返回返回一一、 类型及工作原理类型及工作原理 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），它是式传感器），它是利用导体和磁场发生相对运动而利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电

2、动势的原理在导体两端输出感应电动势的原理工作的工作的.（发电机（发电机原理）原理） 特点：不需要电源，可特点：不需要电源，可直接从被测物体吸取机直接从被测物体吸取机械能量并转换成电信号输出，械能量并转换成电信号输出，电路简单，性能稳定，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（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、），但体积、重量较大，一般适于测量振动、转速、扭矩等参数。转速、扭矩等参数。 根据法拉第电磁感应定律：根据法拉第电磁感应定律：W匝线圈匝线圈在恒定磁场中运动并切割磁力线时，线圈在恒定磁场中运动并切割磁力线时，

3、线圈中将产生感应电动势：中将产生感应电动势：dtdWdtdeW 线圈匝数线圈匝数 线圈所包围的磁通量线圈所包围的磁通量下页下页上页上页返回返回下页下页上页上页返回返回（一（一） 恒定磁通式恒定磁通式 分动圈式和动铁式两种结构（相对于壳体）分动圈式和动铁式两种结构（相对于壳体）图图5-1 恒定磁通路电感应式传感器结构原理图恒定磁通路电感应式传感器结构原理图图图5-2 5-2 变磁通式磁电感应式传感器结构原理图变磁通式磁电感应式传感器结构原理图 （a) a) 开磁路开磁路 (b) (b) 闭磁路闭磁路下页下页上页上页返回返回（二二） 变变磁通式磁通式二、测量电路二、测量电路图图5-9 磁电感应式传

4、感器测量电路方框图磁电感应式传感器测量电路方框图下页下页上页上页返回返回三、磁电感应式传感器应用举例三、磁电感应式传感器应用举例下页下页上页上页返回返回图图5-18 CD-1型振动速度传感器（动圈式恒定磁通型）型振动速度传感器（动圈式恒定磁通型）1 1弹簧弹簧 2 2阻尼器阻尼器 3 3永久磁铁永久磁铁 4 4铝架铝架 5 5芯轴芯轴 6 6线圈线圈 7 7壳体壳体 8 8弹簧弹簧 9 9引线引线下页下页上页上页返回返回图图5-19 磁电感应式转速传感器（变磁通式）磁电感应式转速传感器（变磁通式）1 1转轴转轴 2 2转子转子 3 3永久磁铁永久磁铁 4 4线圈线圈 5 5定子定子60/nzf

5、3.5.2 霍尔式传感器霍尔式传感器 霍尔式传感器是利用霍尔霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被元件基于霍尔效应原理而将被测量、如电流、磁场、位移、测量、如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一压力等转换成电动势输出的一种传感器。种传感器。上页上页返回返回下页下页1. 霍尔效应：霍尔效应： 一块长为一块长为l、宽为、宽为b、厚为、厚为d的半导体薄片置于磁感应的半导体薄片置于磁感应强度为强度为B的磁场的磁场(磁场方向垂直于薄片磁场方向垂直于薄片)中，如图中，如图5-20所示。所示。当有电流当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生

6、电动势电动势UH。这种现象称为霍尔效应。霍尔式传感器是由。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。霍尔元件所组成。上页上页返回返回下页下页图图5-20 霍尔效应原理图霍尔效应原理图1锗锗(Ge) 输出小，但温度性能和线性度较好；输出小，但温度性能和线性度较好； 2硅硅(Si) 线性度最好，但带负载能力较差，通常不作单个霍尔元线性度最好，但带负载能力较差，通常不作单个霍尔元件；件；3砷化铟砷化铟(InAs) 输出较大，受温度影响小，线性度较好，应用较多；输出较大，受温度影响小，线性度较好，应用较多； 4锑化铟锑化铟(InSb) 输出大，但受温度影响大（尤其是低温）输出大，但受温度影

7、响大（尤其是低温）上页上页返回返回下页下页v 霍尔元件材料：霍尔元件材料： 上页上页返回返回下页下页2. 霍尔元件构造及测量电路霍尔元件构造及测量电路一、构造一、构造图图5-21 霍尔元件霍尔元件a-b a-b 控制电流极（红色）控制电流极（红色）c-d c-d 霍尔电极（绿色）霍尔电极（绿色）上页上页返回返回下页下页二、测量电路二、测量电路 霍尔元件的基本测量电路如图霍尔元件的基本测量电路如图5-22所示。所示。 激励电流由激励电流由电源电源E供给，可变电阻供给，可变电阻RP用来调节激励电流用来调节激励电流I的大小。的大小。RL为为输出霍尔电势输出霍尔电势UH的负载电阻。的负载电阻。图图5-

8、22 霍尔元件的基本测量电路霍尔元件的基本测量电路上页上页返回返回下页下页（a a）线性型）线性型（b b）开关型）开关型3. 霍尔元件的补偿电路霍尔元件的补偿电路上页上页返回返回下页下页一、不等位电势补偿一、不等位电势补偿图5-23 不等位电势的补偿电路二、温度补偿二、温度补偿 分流电阻法分流电阻法图图5-24 采用分流电阻法的温度补偿电路采用分流电阻法的温度补偿电路上页上页返回返回下页下页00rR上页上页返回返回下页下页图图5-25 桥路补偿法的温度补偿电路桥路补偿法的温度补偿电路 桥路补偿法桥路补偿法 元件补偿元件补偿上页上页返回返回下页下页l 要求热敏元件尽量靠近霍尔元件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霍尔式传感器的应用举例上页