第8章磁電感應式傳感器8.1基本原理利用電磁感應定律將被測量轉變成感應電動勢而進行測量的一種傳感器，又稱磁電感應式傳感器。

(1)根據(jù)電磁感應定律，導體在穩(wěn)恒均勻磁場中沿垂直磁場方向運動時，導體內產(chǎn)生的感應電勢為：

(2)當一個N匝線圈相對靜止地處于隨時間變化的磁場中時，設穿過線圈的磁通為φ，則線圈內的感應電勢e與磁通變化率dφ/dt有如下關系：磁電感應式可設計成變磁通式和恒磁通式兩種結構。3/23/20241liby@一、變磁通式結構圖（a）為銜鐵上下振動結構。用于振動速度的測量。圖（b）為變磁通式結構。鐵心以角速度ω旋轉，截面積為A。旋轉使磁感應強度為：B1=Bsin（2ωt）3/23/20242liby@恒磁通式：磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場，磁路中的工作氣隙固定不變，因而氣隙中磁通也是恒定不變的。運動部件可以是磁鐵（動鐵式），如圖（a）；也可以是線圈（動圈式），如圖（b）、圖（c）。運動方向與磁感應強度間夾角。二、恒磁通式結構3/23/20243liby@

磁電式傳感器不需要輔助電源，就能把被測對象的機械量轉換成易于測量的電信號，是一種有源傳感器。磁電式傳感器與變氣隙式電感傳感器的區(qū)別：變氣式電感傳感器沒有永久磁鐵，只是個鐵心線圈，磁電式傳感器是把銜鐵的運動速度轉換為電壓，電壓與位移對時間的變化率成正比，而變氣式電感傳感器是將銜鐵位移轉換為線圈電感變化，電感與位移成對應關系。三、接口電路磁電式傳感器是速度傳感器，若要獲取被測位移或加速度信號，則需要配用積分或微分電路。圖為一般測量電路方框圖。

3/23/20244liby@第9章霍爾式傳感器9.1工作原理

霍爾式傳感器是基于霍爾效應，是將電流、磁場、位移、壓力、壓差、轉速等被測量轉換成電動勢輸出的一種傳感器。應用：將被測量電流，磁場、位移、壓力轉換霍爾電壓。特點：結構簡單、工藝成熟、線性好、頻帶寬、體積小使用壽命長。霍爾效應：金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。霍爾效應原理：基于電荷受磁場中洛倫茲力作用的結果。3/23/20245liby@霍爾系數(shù)RＨ（見P101）RＨ=ρμ3/23/20246liby@9.2霍爾傳感器組成與基本特性

霍爾元件的結構和符號圖1、霍爾元件符號

2、特性霍爾電壓與磁感應強度在一定范圍內保持線性，霍爾元件輸出電阻隨磁場絕對值增加而增加。3/23/20247liby@

3、霍爾元件的基本誤差及其補償（P104）

4、基本電路圖示為霍爾器件的基本電路?？刂齐娏饔呻娫碋供給，R為調節(jié)電阻，調節(jié)控制電流的大小?；魻栞敵龆私迂撦d電阻Rf。Rf可以是一般電阻，也可以是放大器的輸入電阻或指示器內阻。在磁場與控制電流的作用下，負載上就有電壓輸出。在實際使用時，電流I或磁場B，或者兩者同時作為信號輸入，而輸出信號則正比于I或B，或者正比于它們的乘積。

3/23/20248liby@

1）恒壓工作P107

如圖所示，恒壓工作比恒流工作的性能要差一些，適合于對精度要求不高的場合。當使用SHS210霍爾器件時，在1V、1K高斯條件下，輸出電壓為21～55mV，偏移電壓為±7％。3/23/20249liby@

2）恒流工作為了充分發(fā)揮霍爾傳感器的性能，最好使用恒流源供電，如圖所示。在恒流工作條件下，沒有霍爾器件輸入電阻和磁阻效應的影響。電路圖中的THS103A-GaAs霍爾器件，在5mA工作電流、1K高斯條件下，輸出電壓50～120mV，此時的偏移電壓為±10％（5～12mV）。3/23/202410liby@3）霍爾元件的連接方式及霍爾元件的輸出電路P1083/23/202411liby@

5、霍爾集成器件將霍爾元件、放大器、施密特觸發(fā)器及輸出電路集成化。P110

霍爾線性集成器件構成：霍爾元件、放大器、差分輸出電路、穩(wěn)壓電源；無觸點電位器、無刷直流電機、位移傳感器。3/23/202412liby@

霍爾開關器件原理將被測磁場強度轉換為電平輸出，當磁感應強度為B1，輸出為高電平；當磁感應強度為B2，輸出為低電平。

3/23/202413liby@霍爾式位移傳感器原理示意圖

9.2霍爾傳感器的應用1、霍爾傳感器測位移原理

圖示為獲得霍爾電壓隨位移變化的線性關系，使傳感器的磁場具有均勻的梯度變化特性。這樣只要保持I恒定，則霍爾電壓只取決于它在磁場中的位移。且磁場梯度越大，靈敏度越高。3/23/202414liby@2、霍爾轉速傳感器霍爾轉速傳感器的結構原理如圖所示。它是利用開關型霍爾集成電路測量轉速，在被測物體上粘貼一對或數(shù)對小磁鋼，霍爾開關型集成電路安裝在小磁鋼附近。待測物以角速度旋轉時，霍爾傳感器便可在每一個小磁鐵通過時產(chǎn)生一個相應的脈沖。3、霍爾汽車無觸點點火器汽車四汽缸點火裝置示意圖如圖。P1121磁輪鼓；2開關型霍爾集成電路；3功率開關；4點火線圈；5火花塞3/23/202415liby@霍爾式傳感器測功率原理圖4、霍爾傳感器測功率原理P1133/23/202416liby@

UH與I和B的乘積成正比，如果I和B是兩個獨立變量，霍爾器件就是一個簡單實用的模擬乘法器；如果I和B分別與某一負載兩端的電壓和通過的電流有關，則霍爾器件便可用于負載功率測量。上圖示是霍爾功率傳感器原理圖。負載所取電流流過鐵芯勵磁線圈以產(chǎn)生交變磁感強度B=KBImsin（ωt+

），電源電壓經(jīng)過降壓電阻得到的交流電流(ic=KiUmsinωt)流過霍爾器件，則霍爾器件輸出電壓便與電功率成正比。若在霍爾電壓的輸出端節(jié)低通濾波器，濾去二倍頻交流分量，則濾波器的輸出電壓與被測網(wǎng)絡的有功功率成正比。3/23/202417liby@1、設計一個采用霍爾傳感器的液位控制系