37磁电式传感器与-半导体敏感元件传感器课件

1、第三章、传感器测量原理3.6 磁电式传感器 变换原理:利用电磁感应原理，将被测机械量转换成线圈中的感应电动势输出。特点：灵敏度高，输出功率大，只适用于动态测量 。应用：在振动和转速测量中应用广泛感应线圈的感应电动势U为 磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈与磁场的相对运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变线圈的感应电动势。 2 分类 磁电式动圈式磁阻式线速度型角速度型N3.6 磁电式传感器 3 动圈式传感器 3.6 磁电式传感器 v3 动圈式传感器 3.6 磁电式传感器 国产CD-1型振动速度传感器的结构简图。这是一种恒磁通动圈式磁电传感器。其可动部分包括芯杆、阻尼器和工作线圈，通过弹簧片与传感

2、器外壳连接。圆柱形永久磁铁用铝架固定在外壳内，软铁制的外壳同时也是传感器磁系统的磁轭，并起屏蔽作用。磁系统有两个空气隙，一个放置工作线圈，另一个放置阻尼器。传感器输出的感应电势通过引线输出到测量电路。 1.引线 2. 7. 弹簧片 3. 工作线圈 4.芯杆 5.永久磁铁 6. 阻尼器 8.外壳 4 磁阻式传感器:由运动着的物体来改变磁路的磁阻，而引起 磁力线增强或减弱，使线圈产生感应电动势 3.6 磁电式传感器 使用简便、结构简单，可用来测量转速、偏心量、振动等当可动铁芯转动时，磁路的磁阻发生周期性变化，其变化频率f为可动铁芯转速n的2倍。磁路的磁通以同样的频率f变化，因而线圈中输出感应电势，

3、其频率等于磁通的频率f。 第三章、传感器测量原理3.7 半导体敏感元件传感器 1 磁电转换元件传感器 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，这种物理现象称为霍尔效应。 1)霍尔元件 iiiBabcdVH+ + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - -霍尔元件应用 3.7 半导体敏感元件传感器 案例：管道裂纹检测3.7 半导体敏感元件传感器 2 )光电池 光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。+-PN常用的

4、有硅光电池 +-3、热敏电阻传感器 半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钴、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。 典型的热敏电阻元件有圆形、杆形和珠形等，其结构及温度特性如图所示。 3.7 半导体敏感元件传感器 应用 温控器热敏电阻3.7 半导体敏感元件传感器 4 气敏电阻传感器 气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰等金属氧化物制成敏感元件，当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，会发生还原反应，放出热量，使元件温度相应增高，电阻发生变化。 气敏传感器应用较广泛的是用于防灾报警，如煤气、或有毒气体报警，也可用于对大气污染

5、监测、CO气体测量、酒精浓度探测等方面。烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器第三章、传感器测量原理3.8传感器选用原则 选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。 1、灵敏度 一般说来，传感器灵敏度越高越好，但在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。 a)灵敏度过高引起的干扰问题； b)量程范围。 c)交叉灵敏度问题。3.8传感器选用原则 2 响应特性 传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。 实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。 (光电、压电；电容、电感、磁电式）3 线性范围 任何传感器都有一定的线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。 在许可限度内，可以在传感器的近似线性区域内应用。（变间隙型电容、电感传感器）3.8传感器选用原则 4 可靠性 可靠性是表示传感器在规定条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。影响传感器可靠性的因素是时间与环境。（电阻应变式、变间隙型电容）5 精确度 传感器的精确度是表示传感器的