第5章磁電式傳感器課件

1、第第5 5章章 磁電式傳感器磁電式傳感器第第5 5章章 磁電式傳感器磁電式傳感器5.1 5.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器5.1 5.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器磁電式磁電式傳感器傳感器機(jī)機(jī)電電5.1 5.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器磁通變化率與磁場強(qiáng)度、磁路磁阻、線圈的運(yùn)動磁通變化率與磁場強(qiáng)度、磁路磁阻、線圈的運(yùn)動速度有關(guān)，改變其中任何一個因素，都會改變線速度有關(guān)，改變其中任何一個因素，都會改變線圈的感應(yīng)電動勢。圈的感應(yīng)電動勢。 按工作原理不同，磁電感應(yīng)式傳感器可分為按工作原理不同，磁電感應(yīng)式傳感器可分為恒定磁通式恒定磁通式和和變磁通式變磁通式。tNedd5.1.1 5

2、.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)形式工作原理和結(jié)構(gòu)形式5.1.1 5.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)形式工作原理和結(jié)構(gòu)形式5.1.1 5.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)形式工作原理和結(jié)構(gòu)形式vNS15432NS12345( (b) )動鐵式動鐵式( (a) )動圈式動圈式1彈簧；彈簧；2線圈骨架；線圈骨架；3殼體；殼體；4永久磁鐵；永久磁鐵；5線圈線圈 5.1.1 5.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)形式工作原理和結(jié)構(gòu)形式5.1.1 5.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)形式工作原理和結(jié)構(gòu)形式).(15BlNe式中，式中，N為線圈處于工作氣隙磁場中的匝數(shù)，稱為線圈處于工作氣隙磁場中的匝數(shù)，稱為為工作匝數(shù)工作匝數(shù)。 傳感器的靈敏度為傳感器的

3、靈敏度為).(/25nBlNeS5.1.1 5.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)形式工作原理和結(jié)構(gòu)形式5.1.1 5.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)形式工作原理和結(jié)構(gòu)形式5.1.1 5.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)形式工作原理和結(jié)構(gòu)形式).(3560zfn 這種傳感器結(jié)構(gòu)這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單，但輸出信號較簡單，但輸出信號較小，且因高速軸上加小，且因高速軸上加裝齒輪較危險而不宜裝齒輪較危險而不宜測量高轉(zhuǎn)速。測量高轉(zhuǎn)速。 1齒輪；齒輪；2線圈；線圈；3軟鐵；軟鐵；4永久磁鐵永久磁鐵N S14325.1.1 5.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)形式工作原理和結(jié)構(gòu)形式2線圈；線圈；4永永久磁鐵；久磁鐵；5外齒外齒輪；輪；6內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪

4、24565.1 5.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器5.1.2 5.1.2 動態(tài)特性動態(tài)特性5.1.2 5.1.2 動態(tài)特性動態(tài)特性RfeNS 5.1.2 5.1.2 動態(tài)特性動態(tài)特性).()(1)(45j1jf220RBlNcmBlNH5.1.2 5.1.2 動態(tài)特性動態(tài)特性/0AS( )/n0.11.0101020.11.010過阻尼最佳阻尼中頻靈敏度高頻下降欠阻尼 振動頻率很低振動頻率很低時，式時，式( (5.4) )分母中分母中的第二項(xiàng)占主導(dǎo)地位，的第二項(xiàng)占主導(dǎo)地位，在此頻段內(nèi)靈敏度隨在此頻段內(nèi)靈敏度隨 2而增長。而增長。).()(1)(45j1jf220RBlNcmBlNH5.1

5、.2 5.1.2 動態(tài)特性動態(tài)特性/0AS( )/n0.11.0101020.11.010過阻尼最佳阻尼中頻靈敏度高頻下降欠阻尼).()(1)(45j1jf220RBlNcmBlNH5.1.2 5.1.2 動態(tài)特性動態(tài)特性/0AS( )/n0.11.0101020.11.010過阻尼最佳阻尼中頻靈敏度高頻下降欠阻尼).()(1)(45j1jf220RBlNcmBlNH5.1.2 5.1.2 動態(tài)特性動態(tài)特性/0AS( )/n0.11.0101020.11.010過阻尼最佳阻尼中頻靈敏度高頻下降欠阻尼).()(1)(45j1jf220RBlNcmBlNH5.1 5.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式

6、傳感器5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)dNSlmDmld)5 . 5(mmBSKSB式中，式中，S為工作氣隙圓柱面為工作氣隙圓柱面的面積，的面積，S，B。 增大增大D可增加可增加l，但是傳感器體積和重量增，但是傳感器體積和重量增加，工作氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度加，工作氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度B降低，因?yàn)榻档?，因?yàn)镈5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn))6 . 5(mmHdKlHl式中，式中，H為工作氣隙中磁場強(qiáng)度，為工作氣隙中磁場強(qiáng)度，d，H，B m m0m mrH m m0H。dNSlmDmld5.1.3 5.1.3

7、 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)dNSlmDmld5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn))6 . 5(mmHdKlHl a.當(dāng)給定的當(dāng)給定的d較小，希望永久磁鐵的長度較小，希望永久磁鐵的長度lm大時，則必須減小大時，則必須減小Hm。所以要選取。所以要選取Hc小而小而Br大大的材料。的材料。 b.當(dāng)給定的當(dāng)給定的d較大，希望設(shè)計(jì)的較大，希望設(shè)計(jì)的lm小時，則小時，則必須增大必須增大Hm。所以要選擇。所以要選擇Hc大而大而Br小的材料。小的材料。5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)).()/(105mmm0VKKVHBBlm5

8、.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn))6 . 5()5 . 5(mmmmHdKlHBSKSBldNSlmDmld5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)).(75llSd再由再由l計(jì)算出氣隙的平均直徑為計(jì)算出氣隙的平均直徑為Dl/ /p p，則永久磁鐵直徑為，則永久磁鐵直徑為Dm Dd，截面積為，截面積為 ).(/8542mmDSdNSlmDmld5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)).(95tan0m0cmr0mmmmmmmSKdSKSKHdSKBSKHdSKBllllO()BH()BHmaxBBrBmHm

9、HcHPD磁能積曲線去磁曲線)6 . 5()5 . 5(mmmmHdKlHBSKSBl5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)).()/(105mmm0VKKVHBBlm)6 . 5()5 . 5(mmmmHdKlHBSKSBl5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)(5.11)dththLD1D2D35.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)).()(1253 . 1pdllLthLD1D2D35.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5

10、.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)).(/135d2tlDBc 5.1.3 5.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)).(145 20mc 可通過改變可通過改變t來調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)c的大小，以得到較好的的大小，以得到較好的頻響特性。頻響特性。 /0AS( )/n0.11.0101020.11.010過阻尼最佳阻尼中頻靈敏度高頻下降欠阻尼5.1 5.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償iiRRBlNRRei)15. 5(iiRRBLRRBlNiSi式中，式中，Ri為測量電路的輸入電阻，為

11、測量電路的輸入電阻，R為線圈的等為線圈的等效電阻。傳感器的電流靈敏度為效電阻。傳感器的電流靈敏度為式中，式中，LlN為工作氣隙中線圈的總長度。為工作氣隙中線圈的總長度。5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償)16. 5(ddddiRRRLLBBSSii)15. 5(iiRRBLRRBlNiSi5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償C/%45. 0這一數(shù)值非常可觀，這一數(shù)值非常可觀， 所以需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。所以

12、需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償12NS1工作線圈；工作線圈；2補(bǔ)償線圈補(bǔ)償線圈5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償12NS1鉑鈷磁片；鉑鈷磁片；2磁帽磁帽 5.1.4 5.1.4 誤差及補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償5.1 5.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器5.1.5 5.1.5 測量電路測量電路5.1.5 5.1.5 測量電路測量電路前置放大微分電路積分電路主放電路顯示或記錄磁電式傳感器量程選擇Sw1235.1 5.1 磁電感應(yīng)式傳

13、感器磁電感應(yīng)式傳感器e1432 測扭矩時，需兩個傳感器，將它們的轉(zhuǎn)軸分測扭矩時，需兩個傳感器，將它們的轉(zhuǎn)軸分別固定在被測軸的兩端，外殼固定不動。安裝時，別固定在被測軸的兩端，外殼固定不動。安裝時，一個傳感器的定子齒與轉(zhuǎn)子齒相對，另一個的定一個傳感器的定子齒與轉(zhuǎn)子齒相對，另一個的定子槽與轉(zhuǎn)子齒相對。子槽與轉(zhuǎn)子齒相對。5.1.6 5.1.6 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例5.1.6 5.1.6 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例)17. 5(z5.1.6 5.1.6 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例5.1.6 5.1.6 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例3 4 56718125.1.6 5.1.6 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例3 4 56718125.1.6 5.1.6

14、應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例NS差動放大輸出5.1.6 5.1.6 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例5.1.6 5.1.6 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1234567181支承彈簧；支承彈簧；2殼體；殼體；3磁鋼；磁鋼；4頂桿；頂桿；5鐵心；鐵心；6磁極；磁極；7線圈；線圈；8試件試件 5.1 5.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器第第5 5章章 磁電式傳感器磁電式傳感器5.2 5.2 磁柵式傳感器磁柵式傳感器5.2 5.2 磁柵式傳感器磁柵式傳感器5.2 5.2 磁柵式傳感器磁柵式傳感器5.2 5.2 磁柵式傳感器磁柵式傳感器5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理12NSN SNNSN SN S S1. .磁柵的類型磁柵的

15、類型 基本結(jié)構(gòu)如圖所示，基本結(jié)構(gòu)如圖所示，基體是用非導(dǎo)磁材料做成基體是用非導(dǎo)磁材料做成的，上面鍍一層均勻的磁的，上面鍍一層均勻的磁性薄膜。性薄膜。1磁性薄膜；磁性薄膜；2磁柵基體磁柵基體5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理NSNSSNS 長磁柵又分為長磁柵又分為尺型尺型、同軸同軸型型和和帶型帶型三種。尺型磁柵如圖三種。尺型磁柵如圖所示。工作時磁頭沿磁尺的基所示。工作時磁頭沿磁尺的基準(zhǔn)面運(yùn)動，不與磁尺接觸，主準(zhǔn)面運(yùn)動，不與磁尺接觸，主要用于精度要求較高的場合。要用于精度要求較高的場合。5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理NSSNNSSNSNNS5.2.1 5.2.1 類型和原理類

16、型和原理154321-磁尺；磁尺；2-軟墊；軟墊；3-防塵屏蔽罩；防塵屏蔽罩；4-上壓板；上壓板；5-拉緊板拉緊板5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理1231磁盤；磁盤；2屏蔽罩；屏蔽罩；3磁頭磁頭 5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理 ( (1) )動態(tài)磁頭動態(tài)磁頭 動態(tài)磁動態(tài)磁頭為頭為非調(diào)制式磁頭非調(diào)制式磁頭，又稱，又稱速速度響應(yīng)式磁頭度響應(yīng)式磁頭，它只有一組，它只有一組線圈。鐵心由鐵鎳合金片疊線圈。鐵心由鐵鎳合金片疊成，前端夾著銅片，后端磨成，前端夾著銅片，后端磨光靠緊。光靠緊。5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理NSN SNexNSN SNSSW)18. 5(2

17、sinmWx5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理)19. 5(2cosddddddddWxAxNtxxNtNe 由上式可知，相對運(yùn)動速度為零時無信號由上式可知，相對運(yùn)動速度為零時無信號輸出，因此它不適于測位移。輸出，因此它不適于測位移。 5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理)20. 5(TQQ02RRRe0u0SPNSN SNNSN SN5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理e0u0SPNSN SNNSN SN5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理).()(2152sin2002taa式中，式中，a0、a2為與磁頭結(jié)構(gòu)參數(shù)

18、有關(guān)的常數(shù)。為與磁頭結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的常數(shù)。5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理).(2252cosdd0220tktNe漏磁通漏磁通 0的表達(dá)式類似于式的表達(dá)式類似于式( (5. .18) )，則，則).(2352cos2sinm0tWxke 可見，靜態(tài)磁頭是利用其磁阻的變化來產(chǎn)生可見，靜態(tài)磁頭是利用其磁阻的變化來產(chǎn)生感應(yīng)電勢的。感應(yīng)電勢的。5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理銅片ABCBDBCBAN2N1放大ABCD5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理02002222335.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理SNSNSNSNNABCBDN5.2.1 5.2.1 類

19、型和原理類型和原理5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理e0u0SPNSN SNNSN SN5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理N2N15.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理5.2.1 5.2.1 類型和原理類型和原理5.2 5.2 磁柵式傳感器磁柵式傳感器5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)磁頭1整形整形磁頭2乘法器乘法器C1C2e1e2e3e6e7e8e9低通濾波e5e4放大放大差動放大5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)te1te2te3te4e5te6te7te8Ute9tt5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)te

20、1te2te3te4e5te6te7te8te9tUt5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)).()/()/(2452cos2cos2cos2sinm2m1tWxUetWxUe).(2352cos2sinm0tWxke5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)經(jīng)檢波器去掉高頻載波后可得經(jīng)檢波器去掉高頻載波后可得).()/()/(2552cos2sinm2m1WxUeWxUe 這兩路相位差為這兩路相位差為90 的信號送至有關(guān)電路進(jìn)的信號送至有關(guān)電路進(jìn)行辨向后即可測位移。行辨向后

21、即可測位移。).()/()/(2452cos2cos2cos2sinm2m1tWxUetWxUe5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)放大e6e7e8e9e5微分微分反相與門與門或門觸發(fā)器延時可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖磁頭1磁頭2放大e10放大整形e1e2e3e4放大整形檢波檢波勵磁振蕩源e,2e,1QQ5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)te3te4te,1te,2te6te7te8te9te10e5tte3te4te,1te,2te6te7te8te9e10e5tt5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)te3te4te,1te,2te6te7te8te9te10e5tte3te4te,1t

22、e,2te6te7te8te9e10e5tt5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)te3te4te,1te,2te6te7te8te9te10e5tte3te4te,1te,2te6te7te8te9e10e5tt 于 是 ， 不 僅 可于 是 ， 不 僅 可以測位移的大小，還以測位移的大小，還可以知道位移的方向?？梢灾牢灰频姆较?。 由于由于1個脈沖對個脈沖對應(yīng)應(yīng)1個周期個周期，所以，所以分分辨力為辨力為W。5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)).()()/()/(265452cos2cos2cos2sinm2m1tWxUetWxUe將將e1減去減去e2后可得后可得).()/(2752

23、2sinmWxtUe 輸出幅值不變，相位隨輸出幅值不變，相位隨x而變，可用鑒相電而變，可用鑒相電路將相對位置測出來。路將相對位置測出來。5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)磁頭1e1磁頭2e2低通濾波放大移相45脈沖發(fā)生器u1u4u2u3N分頻整形可逆計(jì)數(shù)器e鑒相器加脈沖控制減脈沖控制譯碼顯示u6u5差動放大脈沖移相器5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)磁頭1e1磁頭2e2低通濾波放大移相45脈沖發(fā)生器u1u4u2u3N分頻整形可逆計(jì)數(shù)器e鑒相器加脈沖控制減脈沖控制譯碼顯示u6u5差動放大脈沖移相器5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)磁頭1e1磁頭2e2低通濾波放大移相45脈沖發(fā)生

24、器u1u4u2u3N分頻整形可逆計(jì)數(shù)器e鑒相器加脈沖控制減脈沖控制譯碼顯示u6u5差動放大脈沖移相器5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)磁頭1e1磁頭2e2低通濾波放大移相45脈沖發(fā)生器u1u4u2u3N分頻整形可逆計(jì)數(shù)器e鑒相器加脈沖控制減脈沖控制譯碼顯示u6u5差動放大脈沖移相器5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)磁頭1e1磁頭2e2低通濾波放大移相45脈沖發(fā)生器u1u4u2u3N分頻整形可逆計(jì)數(shù)器e鑒相器加脈沖控制減脈沖控制譯碼顯示u6u5差動放大脈沖移相器5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)磁頭1e1磁頭2e2低通濾波放大移相45脈沖發(fā)生器u1u4u2u3N分頻整形可逆計(jì)數(shù)

25、器e鑒相器加脈沖控制減脈沖控制譯碼顯示u6u5差動放大脈沖移相器5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)磁頭1e1磁頭2e2低通濾波放大移相45脈沖發(fā)生器u1u4u2u3N分頻整形可逆計(jì)數(shù)器e鑒相器加脈沖控制減脈沖控制譯碼顯示u6u5差動放大脈沖移相器5.2.2 5.2.2 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)).()/(27522sinmWxtUe5.2 5.2 磁柵式傳感器磁柵式傳感器第第5 5章章 磁電式傳感器磁電式傳感器5.3 5.3 霍爾式傳感器霍爾式傳感器5.3 5.3 霍爾式傳感器霍爾式傳感器5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件IWLUHBvFEFLd 5.3.1 5.3.1

26、 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件)28. 5(LeBF IWLUHBvFEFLd 5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件)29. 5( HHEWeUeEFIWLUHBvFEFLd 5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件)30. 5(HWBU設(shè)半導(dǎo)體中電子濃度為設(shè)半導(dǎo)體中電子濃度為n，由，由I en Wd得得 )31. 5()/(neWdI代入式代入式( (5. .30) )，得，得 )28. 5(LeBF )29. 5(HEWeUF/)32. 5(HnedIBU5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件)32. 5(HHHIB

27、KdIBRnedIBU5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件WdenLEWdenELWdenELIELIUWdLRmm于是有于是有 1/(/(enm m) )。5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件)33. 5()/(1HmneR由由 1/(/(enm m) )得得5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件211霍爾電極；霍爾電極；2激勵電極激勵電極 5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件H 國產(chǎn)霍爾元件的型號是用國產(chǎn)霍爾元件的型號是用H代表霍爾元件，

28、代表霍爾元件，后面的字母代表元件材料，數(shù)字代表產(chǎn)品序號。后面的字母代表元件材料，數(shù)字代表產(chǎn)品序號。例如，例如，HZ-1，說明材料是鍺；，說明材料是鍺；HT-1，說明材料是，說明材料是銻化銦。銻化銦。5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件)/()/(1HHHWLfIBKWLfIBdRU5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件 用作霍爾式傳感器的芯片尺寸大都設(shè)計(jì)成用作霍爾式傳感器的芯片尺寸大都設(shè)計(jì)成L/ /W接近于接近于2。 另外，雖然減小另外，雖然減小d能使靈敏度增加，但太能使靈敏度增加，但太小會使輸入、輸出電阻增加。小會使輸入、輸出電阻增加。5.3.1

29、 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件穩(wěn)壓HVcc輸出差動放大地 輸出 空接 地 輸出 穩(wěn)壓HVcc差動放大5.3.1 5.3.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件H穩(wěn)壓恒流 施密特觸發(fā)器輸出管差動放大Vcc輸出1輸出2地5.3 5.3 霍爾式傳感器霍爾式傳感器5.3.2 5.3.2 霍爾元件的基本測量電路霍爾元件的基本測量電路 由上式可知，若被測量由上式可知，若被測量是是I、B或兩者乘積的函數(shù)，或兩者乘積的函數(shù)，通過測量霍爾電勢就可知道通過測量霍爾電勢就可知

30、道被測量的大小。被測量的大小。WEIRLUHB)32. 5(HHIBKU5.3 5.3 霍爾式傳感器霍爾式傳感器5.3.3 5.3.3 霍爾元件的主要特性參數(shù)霍爾元件的主要特性參數(shù)5.3.3 5.3.3 霍爾元件的主要特性參數(shù)霍爾元件的主要特性參數(shù)5.3.3 5.3.3 霍爾元件的主要特性參數(shù)霍爾元件的主要特性參數(shù)5.3.3 5.3.3 霍爾元件的主要特性參數(shù)霍爾元件的主要特性參數(shù)H00IUR 式中，式中，IH為額定激勵電流。為額定激勵電流。 由上式可以知，不等位電勢就是激勵電流流由上式可以知，不等位電勢就是激勵電流流經(jīng)不等位電阻經(jīng)不等位電阻R0所產(chǎn)生的電壓。所產(chǎn)生的電壓。5.3.3 5.3.

31、3 霍爾元件的主要特性參數(shù)霍爾元件的主要特性參數(shù)5.3.3 5.3.3 霍爾元件的主要特性參數(shù)霍爾元件的主要特性參數(shù)5.3 5.3 霍爾式傳感器霍爾式傳感器5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償)1 (H0HTKK5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償ISIRIHUHRTHHS5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償)34. 5(S0IN000H

32、IRRRITT當(dāng)溫度升至當(dāng)溫度升至T時，電路中各電阻變?yōu)闀r，電路中各電阻變?yōu)?1 (),1 (0ININ0TRRTRRTTISIRIHUHRTHHS5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償).()()()(355111SIN000HITRTRTRITT為使為使UH在升溫前后不變，即在升溫前后不變，即UH0UH，應(yīng)滿足，應(yīng)滿足 ).()(3651H0HHH0H0HBITKBIKBIK將式將式( (5. .34) )和和( (5. .35) )代入上式，略去代入上式，略去( ( T) )2項(xiàng)得項(xiàng)得5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位

33、電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償).(3750IN0RRT5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償out0LL0Hout0LL0H)1 ()1 (RRRUTRRRTUU式中，式中，UH0為為 T0時的霍爾電勢，時的霍爾電勢，Rout0為為 T0時的輸出電阻，時的輸出電阻， 為霍爾電勢溫度系數(shù)，為霍爾電勢溫度系數(shù)， 為內(nèi)為內(nèi)阻溫度系數(shù)。得阻溫度系數(shù)。得0outLRR5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償U(kuò)SRiUHRTEH5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍

34、爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償R1R2R4R35.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償R1R2R3R4RWR1R2R3R4RW5.3.4 5.3.4 霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償霍爾元件的溫度補(bǔ)償與不等位電勢補(bǔ)償5.3 5.3 霍爾式傳感器霍爾式傳感器5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例)32. 5(HHIBKU5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例 圖示圖示HJ系列霍爾傳感系列霍爾傳感器，采用進(jìn)口霍爾元件制器，采用進(jìn)口霍爾元件制成，具有反應(yīng)快、性能穩(wěn)成，具有反應(yīng)快、性能穩(wěn)定、體積小、安裝方便、定

35、、體積小、安裝方便、壽命長等特點(diǎn)。壽命長等特點(diǎn)。)32. 5(HHIBKU5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例S NxyzN S211220402040 x mm/UH/mV0H5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例1霍爾傳感器；霍爾傳感器；2永久磁鐵；永久磁鐵；3運(yùn)動部件運(yùn)動部件5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例SNNS1234p5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉

36、例霍爾元件應(yīng)用舉例1接頭；接頭；2基座；基座；3膜盒；膜盒；4心桿；心桿；5杠桿；杠桿；6霍爾元件；霍爾元件；7磁鐵磁鐵5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例SN12 3 4SN48120.40.81.20.40.81.24812a ()10 g3/UH/mV0H5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例NSNS14325.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例NS1235.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例12 35.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例5.

37、3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例1磁輪鼓；磁輪鼓；2開關(guān)型開關(guān)型霍爾集成電路；霍爾集成電路；3晶晶體管功率開關(guān)；體管功率開關(guān)；4點(diǎn)點(diǎn)火線圈；火線圈；5火花塞火花塞5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例5.3.5 5.3.5 霍爾元件應(yīng)用舉例霍爾元件應(yīng)用舉例T 67. 1HH)/(IKUB由題意可知，在位移變化由題意可知，在位移變化 x 1.5 mm時，要求時，要求磁場變化磁場變化 B 1.6

38、7 T，所以磁場梯度，所以磁場梯度KB至少為至少為mmT 11. 1/xBKB5.3 5.3 霍爾式傳感器霍爾式傳感器第第5 5章章 磁電式傳感器磁電式傳感器5.4 5.4 磁敏元件磁敏元件5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻II5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻BFLI5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻FLFEBI5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻IblBIB5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻IB5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻).()/

39、()(/39512blfBkm式中式中，k0.273為比例系數(shù)為比例系數(shù)；f( (l/ /b) )為形狀效應(yīng)為形狀效應(yīng)系數(shù)。系數(shù)。5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻I1231電極；電極；2銻化銻化銦；銦；3銦短路條銦短路條5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻銻化鎳針狀晶體5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻ERMRUEMR2UMR15.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1

40、5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4.1 5.4.1 磁敏電阻磁敏電阻5.4 5.4 磁敏元件磁敏元件5.4.2 5.4.2 磁敏二極管磁敏二極管5.4.2 5.4.2 磁敏二極管磁敏二極管P 區(qū)I區(qū)N區(qū)r區(qū)HH5.4.2 5.4.2 磁敏二極管磁敏二極管H0PNI5.4.2 5.4.2 磁敏二極管磁敏二極管HPNI5.4.2 5.4.2 磁敏二極管磁敏二極管HPNI 磁敏二極管反向偏置時，流過的電流很小，磁敏二極管反向偏置時，流過的電流很小，幾乎與磁場無關(guān)。幾乎與磁場無關(guān)。5.4.2 5.4.2 磁敏二極管磁敏二極管).()/(40500iBIIISB 有時也用有時也用電壓相對磁靈敏度電壓相對磁靈敏度表示，即在一定表示，即在一定偏流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度下，磁敏二極管兩端電壓偏流和單位