霍尔式涡流式压力传感器刘贞贤课件

霍尔式、涡流式压力传感器主讲人：刘贞贤霍尔式、涡流式压力传感器霍尔式压力传感器（HallSensor）涡流式压力传感器（EddyCurrentSensor）霍尔式、涡流式压力传感器霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物理学霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应。随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到广泛应用和发展。电流、磁场、位移、压力、压差、转速等电压霍尔效应霍尔效应在一块长为l、宽为b、厚为d的半导体薄片的相对两侧通以控制电流I，在薄片的垂直方向加以磁场B，则在半导体的另外两个侧面之间就会产生一个大小与控制电流I和磁场B的成绩成正比的电势UH，这一现象叫霍尔效应，所产生的电势UH叫霍尔电势，这个薄片称为霍尔元件。控制电流I磁场B霍尔电势UH

霍尔效应式中，RH---霍尔系数。其值越大，说明元件霍尔效应越强；I---控制电流；B---磁场的磁感应强度；d---霍尔片的厚度；KH---元件的灵敏度

控制电流I磁场B霍尔电势UH

激励电极1、1’霍尔电极2、2’霍尔元件---结构霍尔元件的结构很简单，它是由霍尔片、引线和壳体组成的。如图（a）。霍尔片是一块矩形半导体单晶体薄片，国产霍尔片的尺寸一般为4mm×2mm×0.1mm。在图中：1、1’两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；2、2’引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。霍尔元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。霍尔元件---材料常用材料有锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（InSb）、砷化铟（InAs）等半导体材料。N型锗容易加工，其霍尔系数、温度性能、输出线性都较好，应用非常普遍；锑化铟元件由于在高温时霍尔系数大，所以输出较大，但对温度最敏感，尤其在低温范围内温度系数大；砷化铟的霍尔系数较小，温度系数也较小，输出线性好。霍尔传感器的应用控制电流不变---可测磁场或与磁场相关的量，如磁场测量、电流测量、位置开关、微位移、霍尔开关磁感应强度不变---霍尔电压正比于控制电流，可做微波电路中的环形器和隔离器等霍尔接近开关霍尔式传感器可以检测什么量？霍尔传感器的应用通过转换还可用于能够引起磁场或电流变化的其他量的测量，比如转速、加速度、压力、振动、流量、液位等。控制电流I和磁感应强度B均变---霍尔电压与二者乘积IB成正比，可以做成乘法器、功率计及乘、除、平方、开方等计算元件霍尔式传感器可以检测什么量？霍尔式加速度传感器原理图MSNNSa霍尔式压力传感器（d）霍尔压力传感器原理图弹性元件产生变形位移压力变化霍尔元件与磁场发生相对位移霍尔元件输出电压变化涡流式传感器电涡流式传感器最大的特点：能够对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等被测量进行非接触式测量，且灵敏度高。电涡流传感器在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用,另外可测材料、测温度和进行涡流探伤。测振动测轴心轨迹测转速测厚高频反射式、低频透射式高频反射式涡流传感器基本工作原理i1高频交流电流涡流传感器中的线圈被测导体被测导体置于线圈附近线圈中通以高频交流i1反作用于线圈,改变了其电感L涡流产生新磁场H2被测导体内就会产生涡流正弦交变磁场H1高频反射式涡流传感器基本工作原理线圈电感的变化---线圈的激励频率、被测导体的电阻率、磁导率、传感器与被测导体的距离---测位移---测压力i1高频交流电流涡流传感器中的线圈被测导体被测导体置于线圈附近线圈中通以高频交流i1反作用于线圈,改变了其电感L涡流产生新磁场H2被测导体内就会产生涡流正弦交变磁场H1高频反射式涡流传感器基本工作原理为了充分有效地利用电涡流效应，对于平板型的被测体则要求被测体的半径应大于线圈半径的1.8倍，否则灵敏度要降低。当被测物体是圆柱体时，被测导体