第八章 磁电式传感器 磁电式传感器 磁电式传感器——通过磁电作用将被测量转换在电信号 一般分为两种： 磁电感应式 霍尔式 磁电感应式传感器 磁电感应式传感器又称磁电式传感器, 是利用电磁感应原理 将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传 感器。它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易 于测量的电信号, 是有源传感器。由于它输出功率大且性能 稳定, 具有一定的工作带宽（10～1000 Hz）, 所以得到普遍 应用。 磁电感应式传感器工作原理 根据电磁感应定律, 当w匝线圈在恒定磁场内运动时, 设穿过 线圈的磁通为Φ, 则线圈内的感应电势E与磁通变化率dΦ/dt 有如下关系: E=-w(dΦ/dt) 磁电感应式传感器的测量电路 磁电式传感器直接输出感应电势, 且传感器通常具有较高的 灵敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传感器是 速度传感器, 若要获取被测位移或加速度信号, 则需要配用 积分或微分电路。 霍尔式传感器 霍尔效应：置于磁场中的导体（或半导体），当有电流流过 时，在垂直于电流和磁场的方向会产生电动势（霍尔电势）， 原因是电荷受到洛伦兹力的作用。 定向运动的电子除受到洛仑兹力外，还受到霍尔 电场的作用，当fl=fE时，达到平衡，此时 B FL eV B fL.
Download ReportTranscript 第八章 磁电式传感器 磁电式传感器 磁电式传感器——通过磁电作用将被测量转换在电信号 一般分为两种： 磁电感应式 霍尔式 磁电感应式传感器 磁电感应式传感器又称磁电式传感器, 是利用电磁感应原理 将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传 感器。它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易 于测量的电信号, 是有源传感器。由于它输出功率大且性能 稳定, 具有一定的工作带宽（10～1000 Hz）, 所以得到普遍 应用。 磁电感应式传感器工作原理 根据电磁感应定律, 当w匝线圈在恒定磁场内运动时, 设穿过 线圈的磁通为Φ, 则线圈内的感应电势E与磁通变化率dΦ/dt 有如下关系: E=-w(dΦ/dt) 磁电感应式传感器的测量电路 磁电式传感器直接输出感应电势, 且传感器通常具有较高的 灵敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传感器是 速度传感器, 若要获取被测位移或加速度信号, 则需要配用 积分或微分电路。 霍尔式传感器 霍尔效应：置于磁场中的导体（或半导体），当有电流流过 时，在垂直于电流和磁场的方向会产生电动势（霍尔电势）， 原因是电荷受到洛伦兹力的作用。 定向运动的电子除受到洛仑兹力外，还受到霍尔 电场的作用，当fl=fE时，达到平衡，此时 B FL eV B fL.
第八章 磁电式传感器 磁电式传感器 磁电式传感器——通过磁电作用将被测量转换在电信号 一般分为两种： 磁电感应式 霍尔式 磁电感应式传感器 磁电感应式传感器又称磁电式传感器, 是利用电磁感应原理 将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传 感器。它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易 于测量的电信号, 是有源传感器。由于它输出功率大且性能 稳定, 具有一定的工作带宽（10～1000 Hz）, 所以得到普遍 应用。 磁电感应式传感器工作原理 根据电磁感应定律, 当w匝线圈在恒定磁场内运动时, 设穿过 线圈的磁通为Φ, 则线圈内的感应电势E与磁通变化率dΦ/dt 有如下关系: E=-w(dΦ/dt) 磁电感应式传感器的测量电路 磁电式传感器直接输出感应电势, 且传感器通常具有较高的 灵敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传感器是 速度传感器, 若要获取被测位移或加速度信号, 则需要配用 积分或微分电路。 5 霍尔式传感器 霍尔效应：置于磁场中的导体（或半导体），当有电流流过 时，在垂直于电流和磁场的方向会产生电动势（霍尔电势）， 原因是电荷受到洛伦兹力的作用。 定向运动的电子除受到洛仑兹力外，还受到霍尔 电场的作用，当fl=fE时，达到平衡，此时 B FL eV B fL v b I fE d E U FE eEH e H b 1 ne UH b U H bvB I nevbd v H UH RH evB e I nebd IB IB RH k H IB ned d 霍尔系数，材料确定后为常数 kH RH d 灵敏度系数 对于导体，霍尔系数一般较小，故霍耳元件一般用半导体制作， 且愈小（薄），灵敏度愈高 霍尔元件基本结构 10 霍尔元件基本特性 额定激励电流和最大允许激励电流 输入电阻和输出电阻 激励电极间的电阻 电压源内阻 IH Ri UH Ro 不等位电势和不等位电阻 当霍尔元件自身温升10度时所流过的激励电流 以元件最大温升为限制所对应的激励电流 当霍尔元件的激励电流为I时，若元件所处位置磁感应强度为零，此 时测得的空载霍尔电势。 不等位电势就是激励电流经不等位电阻所产生的电压。 寄生直流电势 霍尔电势温度系数 霍尔元件的误差及其补偿 零点误差： 不等位电势：①电极引出时偏斜，②半导体的电阻特性（等势面倾 斜）造成。③激励电极接触不良。 寄生直流电势：由于霍耳元件是半导体，外接金属导线时，易引起 PN节效应，当电流为交流电时，整个霍耳元件形成整流效应，PN节 压降构成寄生直流电势，带来输出误差。 补偿方法 制作工艺上保证电极对称、欧姆接触 电路补偿 d a b c UH 霍尔元件的温度补偿 U H K H IB 误差原因：温度变化时，KH,Ri（输入电阻）变化 补偿办法 对温度引起的I进行补偿。采用恒流源供电。但只能减小由于输入电 阻随温度变化所引起的激励电流的变化的影响。 对KHI乘积项同时进行补偿。采用恒流源与输入回路并联电阻 。 初始状态：KH0,Ri0, I H 0 RP I IP IH Ri 0 RP 温度变化后： UP I RP k Ht k H 0 [1 (t t0 )] UH Rit Ri 0 [1 s (t t 0 )] I Ht Rp I Ri 0 [1 S (t t 0 )] RP 要使 k H 0 I H 0 B k Ht I Ht B 即 kH 0 I H 0 kHt I Ht RP S Ri 0 霍尔传感器的应用