傳感器磁電式第一頁，共十四頁，2022年，8月28日5.1磁電感應(yīng)式傳感器下頁上頁返回工作原理和結(jié)構(gòu)類型動態(tài)特性分析測量電路磁電感應(yīng)式傳感器應(yīng)用舉例磁電感應(yīng)式傳感器也稱為電動式傳感器，或感應(yīng)式傳感器。它是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運動而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電勢的。因此它是一種機(jī)一電能量換型傳感器，不需供電電源，是直接從被測物體吸取機(jī)械能量并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。圖庫第二頁，共十四頁，2022年，8月28日5.1.1工作原理和結(jié)構(gòu)類型

磁電感應(yīng)式傳感器是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，線圈兩端的感應(yīng)電動勢正比于線圈所包圍的磁鏈對時間的變化率，即下頁上頁返回W--線圈匝數(shù)：Φ--線圈所包圍的磁通量。若線圈相對磁場運動為速度v或角轉(zhuǎn)度ω時，則式(5-1)可改寫為

e＝-WBlv或e＝-WBsω在傳感器中，當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后．即B、l、W、s均為定值，那么感應(yīng)電勢e與線圈相對磁場的運動速度(v或ω)成正比。根據(jù)上述原理。人們設(shè)計了兩種類型的結(jié)構(gòu)：一種是變磁通式；另一種是恒定磁通式。圖5-1變磁通式磁電感應(yīng)式傳感器結(jié)構(gòu)原理圖圖5-2恒定磁通路電感應(yīng)式傳感器結(jié)構(gòu)原理圖圖庫第三頁，共十四頁，2022年，8月28日下頁上頁機(jī)械阻抗傳遞矩陣傳感器機(jī)械阻抗的傳遞矩陣?yán)硐雮鞲衅鞯膫鬟f矩陣傳感器電阻抗的傳遞矩陣實際傳感器的傳遞矩陣傳遞函數(shù)磁電感應(yīng)式傳感器只適用于測量動態(tài)物理量，因此動態(tài)特性是這種傳感器的主要性能。應(yīng)用機(jī)械阻抗概念分析機(jī)械振動系統(tǒng)有很多方便之處?？梢杂煤唵蔚拇鷶?shù)方法解出描述系統(tǒng)動態(tài)特性的傳遞函數(shù)方程，而不必去解微分方程，但分析的結(jié)果則完全一致。5.1.2動態(tài)特性分析圖5-3理想傳感器基本框圖圖5-4實際傳感器基本框圖圖5-5二階機(jī)械系統(tǒng)和二階電路系統(tǒng)圖5-6磁電感應(yīng)式傳感器的二端口網(wǎng)絡(luò)框圖圖5-7磁電感應(yīng)式傳感器二端口網(wǎng)絡(luò)的等效方框圖圖5-8磁電感應(yīng)式傳感器的幅頻特性返回圖庫第四頁，共十四頁，2022年，8月28日5.1.3測量電路測量電路的方框圖

磁電感應(yīng)式傳感器直接輸出感應(yīng)電勢。所以任何具有一定工作頻帶的電壓表或示波器都可采用。并且由于該傳感器通常具有較高的靈敏度，所以一般不需要增益放大器。但磁電感應(yīng)式傳感器是速度傳感器，如要獲取位移或加速度信號，就需配用積分電路或微分電路。積分電路微分電路圖5-9磁電感應(yīng)式傳感器測量電路方框圖圖5-10無源積分電路圖5-11有源積分電路圖5-12無源和有源積分電路的對數(shù)漸近幅頻特性圖5-13一個實用的有源積分電路圖5-14無源微分電路圖5-15基本有源微分電路圖5-16實用有源微分電路圖5-17有源微分電路的幅頻特性下頁上頁返回圖庫第五頁，共十四頁，2022年，8月28日5.1.4磁電感應(yīng)式傳感器應(yīng)用舉例下頁上頁磁電感應(yīng)式振動速度傳感器磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器圖5-18CD-1型振動速度傳感器圖5-19磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器返回圖庫第六頁，共十四頁，2022年，8月28日5.2霍爾式傳感器下頁上頁返回霍爾效應(yīng)和霍爾元件材料霍爾元件構(gòu)造及測量電路霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo)霍爾元件的補(bǔ)償電路霍爾式傳感器的應(yīng)用舉例霍爾式傳感器是利用霍爾元件基于霍爾效應(yīng)原理而將被測量、如電流、磁場、位移、壓力等轉(zhuǎn)換成電動勢輸出的一種傳感器。圖庫第七頁，共十四頁，2022年，8月28日5.2.1霍爾效應(yīng)和霍爾元件材料下頁上頁返回霍爾效應(yīng)

一塊長為l、寬為b、厚為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(磁場方向垂直于薄片)中，如圖5-20所示。當(dāng)有電流I流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢UH。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。霍爾式傳感器是由霍爾元件所組成?；魻栐牧?．鍺(Ge)，N型及P型均可。2．硅(Si)．N型及P型均可。3．砷化銦(InAs)和銻化銦(InSb)，這兩種材料的特性很相似。圖5-20霍爾效應(yīng)原理圖圖庫第八頁，共十四頁，2022年，8月28日5.2.2霍爾元件構(gòu)造及測量電路下頁上頁霍爾元件結(jié)構(gòu):霍爾片四極引線殼體測量電路霍爾元件的基本測量電路如圖5-22所示。激勵電流由電源E供給，可變電阻RP用來調(diào)節(jié)激勵電流I的大小。RL為輸出霍爾電勢UH的負(fù)載電阻。通常它是顯示儀表、記錄裝置或放大器的輸入阻抗。

圖5-21霍爾元件

圖5-22霍爾元件的基本測量電路返回圖庫第九頁，共十四頁，2022年，8月28日5.2.3霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo)下頁上頁霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo):額定激勵電流IH使霍爾元件溫升10℃所施加的控制電流值稱為額定激勵電流。通常用IH表示。輸入電阻Ri它是指控制電流極間的電阻值。它規(guī)定要在室溫(20±5℃)的環(huán)境溫度中測取。輸出電阻Rs它是指霍爾電極間的電阻值。規(guī)定中要求在(20±5℃)的條件下測取。不等位電勢及零位電阻r0當(dāng)霍爾元件通以控制電流IH而不加外磁場時，它的霍爾輸出端之間仍有空載電勢存在，該電勢就稱為不等位電勢(或零位電勢)。返回圖庫第十頁，共十四頁，2022年，8月28日5.2.3霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo)下頁上頁霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo):寄生直流電勢當(dāng)不加外磁場，控制電流改用額定交流電流時，霍爾電極間的空載電勢為直流與交流電勢之和。其中的交流霍爾電勢與前述零位電勢相對應(yīng)，而直流霍爾電勢是個寄生量，稱為寄生直流電勢V。熱阻RQ它表示在霍爾電極開路情況下，在霍爾元件上輸入lmW的電功率時產(chǎn)生的溫升，單位為C／mW。所以稱它為熱阻是因為這個溫升的大小在一定條件下與電阻有關(guān)。返回圖庫第十一頁，共十四頁，2022年，8月28日5.2.4霍爾元件的補(bǔ)償電路下頁上頁不等位電勢的補(bǔ)償溫度補(bǔ)償分流電阻法電橋補(bǔ)償法測量電路圖5-23不等位電勢的補(bǔ)償電路圖5-24采用分流電阻法的溫度補(bǔ)償電路圖5-25橋路補(bǔ)償法的溫度補(bǔ)償電路返回圖庫第十二頁，共十四頁，2022年，8月28日5.2.5霍爾式傳感器的應(yīng)用舉例下頁上頁霍爾式位移傳感器霍爾式壓力傳感器圖5-26霍爾式位移傳感器原理示意圖圖5-27霍