非电量测量-讲义03-磁电式

非电量测量技术第五章磁电式传感器授课人：苏铁健单位：材料学院第五章磁电式传感器重点掌握：磁电感应式传感器的工作原理及结构霍尔传感器的原理及结构

第五章磁电式传感器回顾

RCL电阻式电容式电感式电参数型VSN第五章磁电式传感器磁电式传感器热电式传感器压电式传感器光电式传感器

VNS电量型传感器第五章磁电式传感器NVNSSNS

磁电感应式传感器电磁流量计霍尔传感器-第五章磁电式传感器回顾：洛伦兹力定律SN-qBVF=qv×BBF++F1.点击正电荷2.点击负电荷N+--5.1磁电感应式传感器工作原理：

法拉第电磁感应定律：

导体做切割磁力线运动会感生电动势；闭合导体回路中磁通量发生变化时，导体中会出现感生电压并产生感应电流。感生电势e=-BlvBS-+VFmE-FmFe1.点击左边磁铁，指示磁场2.点击空白处，指示导体运动方向及自由电子洛伦茨力方向；3.点击导体；点击负电荷（自由电子）。第五章磁电式传感器NVNSSNS

磁电感应式传感器电磁流量计霍尔传感器线速度型动圈式传感器：结构示意图

5.1磁电感应式传感器:线速度型SN磁轭极掌磁铁，软铁，线圈提供磁场闭合的磁路产生电动势气隙磁铁极掌磁轭气隙线速度型动圈式传感器：工作原理示意图

5.1磁电感应式传感器:线速度型-BSFV---N1.点击空白处，指示线圈向下运动；2.点击空白处；指示洛伦茨力方向；3.点击线圈，指示自由电子运动方向。NS动圈式(线速度型)动铁式(线速度型)动衔铁式SNe=-BlNv基本结构：磁铁，软铁，线圈NS1.左图，点击线圈，指示线圈运动；2.中图，点击磁铁；指示磁铁运动；3.右图，点击图，点击衔铁。5.1磁电感应式传感器:线速度型实物图例振动传感器：机械振动——心电图动圈式话筒角速度型动圈式传感器：工作原理示意图5.1磁电感应式传感器:角速度型SNSN1.点击左边磁铁，出现磁力线；2.点击线圈骨架，线圈转动。角速度型动圈式传感器实物图例测速电机5.1磁电感应式传感器:角速度型NSSNe=-NBAωV5.1磁电感应式传感器:角速度型动铁式传感器（角速度型）

：涡轮流量计工作原理作业1：描绘角速度型动铁式和动衔铁式传感器的结构和工作原理示意图5.1磁电感应式传感器:角速度型涡轮流量计实物图例法兰连接式螺纹连接式气体流量计第五章磁电式传感器NVNSSNS

磁电感应式传感器电磁流量计霍尔传感器1.点击中图，出现电磁流量计N+5.2电磁流量计——工作原理感生电势e=Blv单位时间的流量=vSBS-V-+FmFm-+FeFeE1.点击左边磁铁，出现磁力线；2.点击管壁顶部的负电荷，指示电场力Fe逐渐增加直至与洛伦茨力平衡，电荷不再偏聚，管壁上下建立稳定的电势差5.2电磁流量计——电磁血流表VNS作业2：为什么直流磁场的电磁流量计不能测量电解质溶液的流量？快门1.点击血流表，指示内部的电磁铁5.2电磁流量计——实物照片第五章磁电式传感器NVNSSNS

磁电感应式传感器电磁流量计霍尔传感器1.点击右图，出现霍尔传感器5.3霍尔传感器——工作原理-+IBUH--Fm-FeE1.点击空白处，指示控制电流；2.点击空白处；指示加上磁场，运动电子受到洛伦茨力；3.点击前端正电荷符号，指示电场力逐渐增加直至与洛伦茨力平衡，后续的运动电子不再偏聚。-霍尔效应的数学描述+IBUHρ电阻率,μ载流子迁移率（单位电场作用下载流子的运动速度）,RH霍尔系数,B磁感应强度,I控制电流d5.3霍尔传感器——工作原理-+-+5.3霍尔传感器应用——位移传感器VSNSNSNVNSB位移1.点击空白处，B-F关系曲线出现；2.点击霍尔片，霍尔片移动。SNNSB位移B霍尔电压5.3霍尔传感器——温度传感器1.点击温度表，温度上升，金属片伸长，霍尔片位移，双金属片5.3霍尔传感器——温度传感器螺线型双金属片5.3霍尔传感器——温度传感器SNNS螺旋型双金属片——DNA双螺旋结构5.3霍尔传感器——温度传感器1.点击空白处，再点击温度表SNNS螺旋型双金属片——DNA双螺旋结构5.3霍尔传感器——温度传感器5.3霍尔传感器——温度传感器NSNS椭圆或扁圆中空横截面V温包1.点击C形管NSNS5.3霍尔传感器——力传感器弹性悬臂梁V5.3霍尔传感器——加速度传感器弹性悬臂梁VNNSSMMNSNS5.3霍尔传感器——气体压力传感器波纹管杠杆V1.点击波纹管。5.3霍尔传感器——转速传感器V轴向磁极式径向磁极式遮断式轴向磁极式5.3霍尔传感器——转速传感器V径向磁极式径向磁极式遮断式轴向磁极式5.3霍尔传感器——转速传感器V遮断式N径向磁极式遮断式轴向磁极式SNSN铁磁性材料将增强磁场反铁磁性材料将削弱磁场软铁调制盘V5.3霍尔传感器——流量传感器径向磁极式涡轮涡轮5.3霍尔传感器——流量传感器V遮断式N5.3霍尔传感器——电流计I5.3霍尔传感器——电流计缺口圆环（软磁材料）霍尔片5.3霍尔传感器1.工作原理：霍尔效应2.应用：3.霍尔片材料4.霍尔片结构图5.霍尔片主要技术指标6.霍尔元件特性曲线7.温度对霍尔元件影响8.不等电位势的几种补偿线路

5.3霍尔传感器——霍尔片材料N型硅Si，N型锗Ge，锑化铟（InSb）、砷化铟（InAs）、砷化镓（GaAs）等。-+IBUHd霍尔元件常用非导磁金属和环氧树脂封装而成.控制电极霍尔电极5.3霍尔传感器——霍尔片结构图额定控制电流IC和最大控制电流Icm

乘积灵敏度KH

输入电阻Ri和输出电阻Ro

不等位电势UM和不等位电阻RM

霍尔电势温度系数a.5.3霍尔传感器——主要技术指标灵敏度KH

：指元件在单位磁感应强度和单位控制电流下所得到的开路霍尔电压。输入电阻Ri：指元件的两控制极之间的等效电阻。额定控制电流IC和最大控制电流Icm

：前者指霍尔片正常工作时控制电极间的电流。5.3霍尔传感器——主要技术指标输出电阻Ro

：指两个霍尔电极之间的等效电阻。不等位电势UM

：在额定控制电流作用下，无外加磁场时，由于材料电阻率的不均匀，两个电极不在同一等位面上，霍尔元件的厚度不均匀等原因，在两霍尔电极之间的空载电势。不等位电阻RM：不等位电势与额定控制电流之比。5.3霍尔传感器——主要技术指标5.3霍尔传感器——不等电位势的几种补偿线路第五章磁电式传感器NVNSSNS

磁电感应式传感器电磁流量计霍尔传感器习题1.描绘角速度型动铁式和动衔铁式传感器的结构和工作原理示意图。2.电磁流量计工作原理是什么?3.为什么直流磁场的电磁流量计不能测量电解质溶液的流量4.阐述霍尔效应与磁阻效应