1、，第五章磁力傳感器，下一頁，返回，磁力傳感器是使用電磁感應(yīng)原理將輸入動作速度或磁量的變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電位輸出的傳感器。磁電傳感器是一種自源傳感器。也稱為感應(yīng)傳感器、電傳感器(機械-電能轉(zhuǎn)換傳感器)。不需要外部電源，電路簡單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，具有適用于振動、速度、扭矩測量的恒定頻率響應(yīng)范圍(一般為101000Hz)。這種傳感器的大小和重量都很大。根據(jù)5.1基本原理和結(jié)構(gòu)，法拉第電磁感應(yīng)法，當w-torn線圈在磁場中運動，切斷磁力線或線圈所在磁場的磁通量變化時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e的大小與通過線圈的磁通量變化率相關(guān)，即磁通量變化率與磁場強度、磁路磁阻、線圈的運動速度相關(guān)，因此，改變這些因素之

2、一可能會改變線圈的感應(yīng)電動勢。根據(jù)工作原理，磁感應(yīng)傳感器可以分為可變磁通和恒定磁通，即磁阻傳感器和動態(tài)圓傳感器。配置測量線速度和角速度的傳感器?？勺兇磐浚壕€圈和磁鐵之間沒有相對運動，由移動的測量對象(導向材料)改變磁路的磁電阻，磁通量變化在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電位。恒磁通過：恒定直流磁場，由于磁場中工作的氣隙固定，氣隙的磁通量也是恒定的。線圈和磁鐵之間存在相對運動，線圈切割磁力線產(chǎn)生與相對速度v成比例的感應(yīng)電位e。可變磁通傳感器結(jié)構(gòu)的示意圖，由測量主軸驅(qū)動的橢圓測量齒輪在磁場氣隙中以恒定速度旋轉(zhuǎn)，因此氣隙的平均長度周期性變化，磁路磁阻也周期性變化，磁通量在具有相同周期性的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其頻

3、率f與測量齒輪速度n(r/min)成正比。也就是說，f=n/60?？勺兇磐▊鞲衅鲗Νh(huán)境條件要求不高，可以在-15090溫度下工作，也可以在油、細水霧、灰塵等條件下工作。最低工作頻率大約從50Hz到最高100Hz。可變磁通磁傳感器，線圈截面面積為a，最大和最小磁感應(yīng)強度的差值為b，w為線圈燈。誘發(fā)電位e為：工作原理：當殼體與測量的振動體一起振動時，永久磁鐵產(chǎn)生線圈和相對運動，切斷磁力線，使相對運動速度接近振動體振動速度。切斷磁力線會產(chǎn)生感應(yīng)電位e:恒定磁通磁力傳感器，如果確定了傳感器結(jié)構(gòu)，電位e只與速度v相關(guān)，傳感器靈敏度：5.5孔傳感器可以檢測磁場的變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。5.5.1孔元素

4、和孔效果，1。霍爾效應(yīng)放置在磁場中的靜止載流導體，當電流的方向與磁場的方向不一致時，在電流與磁場平行的兩個面之間產(chǎn)生電動勢(霍爾電勢)。霍爾效應(yīng)演示，磁場垂直于薄片時，電子受到洛倫茲力的作用，向后偏移，在半導體薄片c，d方向的端面之間構(gòu)建霍爾電勢。c，d，a，b，UH，電子在FL的作用下漂移，在兩側(cè)累積，形成額外的內(nèi)部電場，這稱為霍爾電場。霍爾電場是由方向移動電子受FL，以及霍爾電場力FE，霍爾電場力不會持續(xù)積累電荷。隨著電荷的積累增加，霍爾電場力也增加，當FL=FE時，電荷不再積累，達到平衡狀態(tài)。電子以電流的相反方向運動，具體分析：霍爾傳感器原理表達式：為什么：霍爾元件的長度和寬度可以小到幾

5、十微米，厚度可以小到幾微米，因此霍爾元件和輔助電路可以集成到一個芯片上。各種材料的孔常數(shù)RH，N型鍺，硅：大孔系數(shù)，溫度性能，良好的線性度，5.5.2孔元素主要特性參數(shù)，結(jié)構(gòu)：孔座，4個引線，殼體；矩形半導體單晶薄板；外殼用非磁性材料包裝。兩個表示符號，(1)產(chǎn)品靈敏度KH，即單位磁感應(yīng)強度和單位控制電流的情況下獲得的開路電位；(2)額定控制(此處)電流I:適用于將大廳溫度升高到10的控制電流值僅限于熱條件下允許的最大高溫節(jié)相；(3)輸入電阻：表示此電極之間的電阻值。輸出電阻：表示孔電位輸出極之間的電阻值。(4)不等電位U0和不等電阻r0:不等電位也稱為零電位。如果控制磁感應(yīng)強度為0 (B=0

6、)，此電流為額定值I，孔電極之間的空載(RL=)，則孔電位U0也存在。其主要原因是制造工藝不能保證雙孔電極完全對稱地焊接在等電位面上。一般要求UO1mV。必要的話要賠償。電阻r0是不等電位U0與激發(fā)電流I的比率。不等電位和不等電阻在直流中測量。(5)寄生直流電位：當控制磁場為0，激勵電流為額定交流電流時，霍爾電極之間的空載電位為直流電位和交流電位之和。在這種情況下，直流電位稱為寄生直流電位。交流電位稱為交流不等電位。交流不等電位的原因與不等電位相同。寄生直流電位是由電極和基板之間的非歐姆接觸(接觸不良)和兩孔電極釬焊大小不同的直流溫差電位引起的。(6)孔電位溫度系數(shù)和電阻溫度系數(shù)：在磁感應(yīng)強度

7、和控制電流恒定的情況下，與溫度變化1對應(yīng)的孔電位，孔阻力值的百分比，一般為(10-210-4)/體積，必要時溫度補償。(7)操作溫度范圍：組件溫度過高或過低時，電子濃度大幅增加或降低，導致組件無法正常工作。銦銻化的正常工作溫度范圍為0 40，鍺為-40 75，硅為6050，砷化鎵為60200。不等電位U0與霍爾電位UH的標度相同，有時超過霍爾電位。實用地消除K5;霍爾元件等效電路：是橋電路，可以分析橋平衡，補償不等電位。對不等于5.5.3的電位和溫度誤差的補償，1，對不等于的電位的補償，橋接平衡：理想情況下，電極a，b位于相同的對立表面，r1=r2=r3=r4，U0=0。實際上，a，b電極不在

8、同一對側(cè)，橋上的4個電阻不相等，橋不平衡為U00。補償方法如圖所示。根據(jù)a，b兩點電位的高低，我們認為橋應(yīng)該平行應(yīng)用一定的阻力，以便平衡。u0=0。2 .溫度誤差及其補償，霍爾元件由半導體材料制成，因此很多因素具有更大的溫度系數(shù)。溫度變更時，孔元件的托架強度、移動率、阻抗和孔系數(shù)發(fā)生變更，從而導致孔元件發(fā)生溫度錯誤。UH=KHIB表明，為了減少霍爾元件的溫度誤差，選擇溫度系數(shù)較小的組件，或使用溫度調(diào)節(jié)器低的電源穩(wěn)定霍爾電位的有效措施。只能減少輸入電阻隨溫度變化時產(chǎn)生的激發(fā)電流I的變化。溫度補償方法：大多數(shù)孔元素的溫度系數(shù)為正，孔電位隨溫度的增加而增加t倍。如果讓這里的電流s相應(yīng)減少，KH s積保持不變，則可以隨著溫度的增加抵消KH的影響。或直接減少輸出。孔元素的敏感系數(shù)KH也是溫度的函數(shù)，導致孔電位隨溫度變化而變化?？自氐撵`敏度和溫度的關(guān)系如下：5.5.4霍爾傳感器的應(yīng)用，1 .微位移和機械振動測量；(a)5毫米分辨率0.001毫米的動態(tài)范圍；