機械行業(yè)量測量之位移測量與轉(zhuǎn)速測量

第七章

機械量測量機械量測量機械量測量主要包括位移（線位移及角位移）測量速度（轉(zhuǎn)速）及加速度測量、機械振動測量、力和力矩的測量。有關力的測量內(nèi)容已作了介紹。位移測量（電渦流）1轉(zhuǎn)速測量（霍爾方式）2主要內(nèi)容位移測量（電渦流）1轉(zhuǎn)速測量（霍爾方式）2主要內(nèi)容1.1概述線位移量為質(zhì)點在直線方向位置的變化量，而角位移量則是角度方向位置的變化量。位移的測量是通過位移傳感器將被測位移量的變化轉(zhuǎn)換成電量。目前測量位移的傳感器品種繁多，有接觸式或非接觸式兩大類。測量方法多樣，如電感、變壓器、電渦流、電容、電位器等。1.1概述常用線位移傳感器

變阻式：滑線、變阻器電阻應變式：電感式：差動變壓器、螺管式、電渦流式電容式：變面積、變間隙霍爾元件感應同步器長光柵長磁柵1.1概述常用角位移傳感器滑線變阻式，變阻器，應變計式差動變壓器式自整角機，旋轉(zhuǎn)變壓器，微動同步器電容式，圓感應同步器圓光柵，圓磁柵角度編碼器：接觸式、光電式1.2電渦流傳感器電渦流電渦流消耗一部分能量，在交流電氣設備中是一種有害的現(xiàn)象。工程中電渦流的熱效應用作高頻加熱器。電渦流產(chǎn)生的磁場線圈阻抗變化效應，用作厚度和位移的檢測元件。電渦流式傳感器是利用渦流效應，將非電量轉(zhuǎn)換為阻抗變化而進行測量的。電渦流作用原理電渦流例子如圖，一個扁平線圈置于金屬導體附近，當線圈中通以正弦交變電流時，線圈周圍就產(chǎn)生一個正弦交變磁場。置于該磁場中的金屬導體內(nèi)就產(chǎn)生電渦流。后者將產(chǎn)生一個與原磁場方向相反的新磁場，抵消部分原磁場，使通電線圈的有效阻抗發(fā)生變化。電渦流作用原理阻抗發(fā)生變化的原理若把被測金屬導體形象地看作一個短路線圈，則電渦流的相互作用可以用變壓器等效電路來表示?？闪谐鲭娐贩匠探M為電渦流作用的等效電路阻抗發(fā)生變化的原理原邊線圈的等效電阻為線圈的等效電感為

被測位移變化，引起互感系數(shù)變化、線圈阻抗Z變化，也引起線圈電感L和品質(zhì)因素Q變化。渦流傳感器的轉(zhuǎn)換電路可以選用Z、L、Q中的任一參數(shù)并將其轉(zhuǎn)換為電量進行測量。

渦流檢測的發(fā)展史1824年加貝發(fā)現(xiàn)了銅板對擺動著的磁鐵有阻尼現(xiàn)象，提出了渦流存在的實驗。幾年以后發(fā)現(xiàn)在非均勻強磁場中運動的銅盤中有電流存在。1831年法拉弟發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，并在實驗的基礎上提出了電磁感應定律。1861年麥克斯韋將法拉弟的概念用完整的數(shù)學方程式表示出來，建立了系統(tǒng)嚴密的電磁場理論。1873年提出了位移電流：變化的電場激發(fā)渦旋磁場。渦流檢測的發(fā)展史渦流檢測的發(fā)展史1879年休斯首先將渦流檢測應用于實際——判斷不同的金屬和合金。1926年渦流測厚儀問世1831年德國的福斯特博士在理論和實踐上完善渦流檢測技術一百多年里，電磁理論及其試驗不斷完善，電子元器件不斷更新?lián)Q代，大大推進了渦流檢測技術的發(fā)展。渦流檢測的發(fā)展史福斯特在基礎試驗和理論推導的基礎上發(fā)表了大量有關渦流檢測的論文，并創(chuàng)辦了福斯特研究所。-----早在50年代。他的渦流檢測技術與設備推動了全世界渦流檢測技術的發(fā)展。美國、前蘇聯(lián)、法國、英國、日本也先后做了大量的開發(fā)性工作，發(fā)表了大量論文，并都能生產(chǎn)高水平的渦流檢測設備。渦流檢測的發(fā)展史我國開展渦流檢測的研究工作始于60年代、并先后研制成功了一系列檢測系統(tǒng)。在我國的航空航天、冶金、機械、電力、化工、核能等領域中正在發(fā)揮著愈來愈重要的作用。初期的YY-11型管材探傷儀后來YY-17、TC-2000、ED-251、NE-30現(xiàn)在用途極為廣泛的EEC-96數(shù)字渦流檢測設備。渦流阻抗檢測法渦流檢測的信號來自于線圈的阻抗或次級線圈的感應電壓的變化。但因為影響阻抗和電壓的因素很多。在發(fā)展過程中曾提出過多種消干擾的方法，但直到阻抗分析法的引進才使渦流檢測技術由重大的突破。直到目前為止，阻抗檢測法依然是渦流檢測中應用最廣的方法。高頻反射式電渦流傳感器的結(jié)構如圖所示，主要由一個安置在框架上的扁平線圈構成。線圈外徑大、線性范圍就大，但靈敏度低；反之，線圈外徑小，靈敏度高，但線性范圍就小。為了小型化，也可在線圈內(nèi)加磁心，提高線圈的品質(zhì)因數(shù)值

高頻反射式的結(jié)構高頻反射式電渦流傳感器結(jié)構1-線圈2-框架3-框架襯套4-支座5-電纜6-插頭高頻反射式電渦流傳感器是利用線圈與被測導體之間的電磁耦合進行工作的，因而被測導體材料的物理性質(zhì)、尺寸與形狀都關系到傳感器的特性。一般來說，1.被測導體的電導率越高，靈敏度也越高；而磁導率對靈敏度的影響則相反。2.被測體的大小也會影響到靈敏度，若被測體為平面，在電渦流環(huán)的直徑等于線圈直徑處的電渦流密度最大；在電渦流直徑為線圈直徑的1.8倍處，電渦流密度已衰減為最大值的5%。為了充分利用電渦流效應，被測體環(huán)的半徑不應小于線圈外半徑的1.8倍。高頻反射式德國米銥測試技術公司開發(fā)生產(chǎn)的multiNCDT100非接觸電渦流位移傳感器。適用于測量鋁材料（非鐵磁體被測體），或者鋼ST37（鐵磁材料）量程：0～0.5mm和0～15mm。其線性度小于±0.5%，動態(tài)分辨率為0.5μm，靜態(tài)分辨率可達0.05μm，工作極限頻率為10kHz（-3dB）

高頻反射式電渦流傳感器低頻透射式在上述高頻反射式電渦流傳感器中，為了使金屬導體內(nèi)電渦流所產(chǎn)生的磁場“反射”效果好，必須提高激勵電流的頻率，減小貫穿深度。反之，若將激勵電流頻率減低，渦流的貫穿深度將加深。采用低頻激勵的電渦流傳感器有較大的貫穿深度，適合于測量金屬材料的厚度。低頻透射渦流測厚原理低頻透射式在L1和L2

間放置金屬材料M后，L1產(chǎn)生的磁力線必然透過M，并在其中產(chǎn)生電渦流。渦流損耗了部分磁場能量，使到達L2的磁力線減少，引起e下降。M的厚度越大，渦流越大，渦流引起的損耗也越大，e就越小。由此，e的大小反映了材料厚度δ的變化。低頻透射渦流測厚原理低頻透射式輸出電勢E與厚度δ及貫穿深度t的關系為貫穿深度t與√

（ρ/f）成正比，ρ為被測材料電阻率，f

為勵磁頻率。材料固定，t與f相關。頻率較低時，線性較好、測量范圍t較大，測厚板應選較低的頻率頻率較高時，線性差，測薄板應選較高的頻率。

除了測位移和厚度外的重大應用：渦流探傷DWS系列電渦流測功器

利用勵磁線圈的定子，與轉(zhuǎn)子相對運動時，產(chǎn)生渦流。在電磁作用下，實現(xiàn)制動功能。此時，吸收功率發(fā)熱，需要水內(nèi)冷卻熱平衡。它適用于對發(fā)動機及各種動力機有效功率，轉(zhuǎn)矩測定和性能試驗，并可對齒輪箱、油泵、油嘴、調(diào)速器等內(nèi)燃機附件作負荷下的磨損試驗和性能測定試驗。

當控制儀供給一直流電流于測功器制動器上的勵磁線圈時，通過勵磁體、渦流環(huán)、空氣隙和感應子形成一閉合磁通回路感應子旋轉(zhuǎn)時，該磁場也隨之旋轉(zhuǎn)，并且在渦流環(huán)上產(chǎn)生渦電流。渦流產(chǎn)生對轉(zhuǎn)子制動的力矩，該力矩使測功器的外殼轉(zhuǎn)動。測力機構部件主要有制動臂、活節(jié)螺栓、拉壓力傳感器等組成。測功器產(chǎn)生的制動力臂與制動臂上拉壓力傳感器的反向力矩相平衡，由顯示儀器顯示制動力矩的大小。DWS系列電渦流測功器DWS系列電渦流測功器該電流與產(chǎn)生它的磁場相互作用形成與原動機反向的制動力矩，使架于擺動軸承上的電樞體擺動，通過力臂將力矩傳給拉壓傳感器一拉力，測量出力矩大小。原動機的功率全部被測功器吸收轉(zhuǎn)變?yōu)殡姕u流，并轉(zhuǎn)化為熱能，由冷卻水帶走。勵磁加載，負荷響應敏捷標準砝碼，靜態(tài)標定功率曲線優(yōu)良電渦流測功器的基本工作原理是：位移測量（電渦流）1轉(zhuǎn)速測量（霍爾方式）2主要內(nèi)容2.1概述

磁電式轉(zhuǎn)子陀螺交流測速發(fā)電機、直流測速發(fā)電機離心式轉(zhuǎn)速表、頻閃式轉(zhuǎn)速表光電式：反射式轉(zhuǎn)速表、直射式轉(zhuǎn)速表激光式：測頻法轉(zhuǎn)速儀、測周法轉(zhuǎn)速儀霍爾元件—成熟的方式、現(xiàn)成的產(chǎn)品2.2光電式傳感器

光電傳感器根據(jù)受光照或無光照的條件作出電信號“有”、“無”輸出的反應，將被測量轉(zhuǎn)換成通與斷的開關信號。右圖電機的轉(zhuǎn)軸上涂黑白兩種顏色。軸每轉(zhuǎn)一周，反射光投射到光電元件上的強弱發(fā)生一次改變，故光電元件可產(chǎn)生一脈沖信號。2.2光電式傳感器當電機軸上固裝一齒數(shù)為z的調(diào)制盤（或電機軸上黑白相間涂色），頻率計的計數(shù)頻率為，則有

據(jù)上式，可測得轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速。若齒數(shù)z為60，則n=f，單位是(r/min)2.3霍爾元件1霍爾效應

--霍爾效應于1879年德國人霍爾(Hall)發(fā)現(xiàn)2材料與基本參數(shù)3霍爾元件的特性4霍爾元件的應用技術5霍爾元件的應用電路2.3.1霍爾效應霍爾效應產(chǎn)生的原因:洛倫茲力FL=evB的作用,使電子沿Z方向運動,并積累形成霍爾電場;霍爾電場又反過來阻礙電子的繼續(xù)積累.當FE=eEH=-

FLEH霍爾電場的電場強度此時達到了動態(tài)平衡，F(xiàn)L+FE=0，形成了穩(wěn)定的霍爾電勢：eEH=evB

EH=vB霍爾效應原理2.3.1霍爾效應EH=vB在A與B兩點間建立的電勢差即霍爾電壓，可以推算（物理學公式）2.3.2霍爾元件的材料和基本參數(shù)霍爾元件的輸出與靈敏度KH有關，KH越大，VH越大。而霍爾靈敏度又取決于元件的材料性質(zhì)RH和尺寸?；魻栂禂?shù) RH= 材料的電阻率和電子遷移率大，

RH就大，輸出的VH也就大。在選用霍爾元件的材料時，為提高霍爾靈敏度，1）要求材料的RH盡可能地大，2）厚度d小。厚度d越小，KH越大，VH也越大．通?；魻栐暮穸榷急容^小，但d太小，會使元件的輸入輸出電阻增大．2.3.2霍爾元件的材料和基本參數(shù)霍爾元件常采用的半導體材料有N型鍺(Ge)、銻化銦(InSb)、砷化銦InAs)、砷化鎵(GaAs)、受磷砷化銦(InAsP)、N型硅(Si)等。銻化銦元件的輸出較大，受溫度的影響也較大（-0.2%/℃）銦和鍺元件輸出雖然不如銻化銦大，但溫度系數(shù)小，線性度也好砷化鎵元件的溫度特性（-0.06%/℃）和輸出線性好，但價格貴。2.3.2霍爾元件的材料和基本參數(shù)霍爾元件a)外形b）結(jié)構c）符號d）基本電路2.3.2霍爾元件的材料和基本參數(shù)霍爾元件的結(jié)構與其制造工藝有關。體形霍爾元件是將半導體單晶材料定向研磨拋光，然后用蒸發(fā)合金法或其他方法制作歐姆接觸電極，最后焊上引線并封裝．膜式霍爾元件是在一塊極薄(0.2mm)的基片上用蒸發(fā)或外延的方法制成半導體薄膜，然后再制作歐姆接觸電極，焊上引線，并加以封裝．注：霍爾元件的幾何尺寸及電極的位置和大小等均直接影響它輸出的霍爾電勢，制作時有很嚴格的要求．2.3.2霍爾元件的材料和基本參數(shù)12345寄生電勢輸入、輸出電阻靈敏度輸出功率

溫度系數(shù)霍爾元件的基本參數(shù)——輸入、輸出電阻，靈敏度，寄生電勢，溫度系數(shù)，輸出功率。

2.3.2霍爾元件的材料和基本參數(shù)①輸入電阻RIN和輸出電阻ROUT

RIN為控制電流極間電阻，單位為歐姆；

ROUT為輸出霍爾電勢極間電阻，單位為歐姆。②靈敏度：靈敏度包括霍爾靈敏度KH和磁靈敏度SB，其中，KH又稱乘積靈敏度，它是指霍爾元件在單位控制電流和單位磁感應強度作用下，輸出極開路時的霍爾電壓：VH=KHIHB由此式，可以測定KH的值。SB是指在額定控制電流和單位磁感應強度作用下，輸出極開路時的霍爾電壓：VH=SBB2.3.2霍爾元件的材料和基本參數(shù)③寄生電勢Vo：指控制電流為交流，在不加磁場時，霍爾電勢極間產(chǎn)生的直流電勢。④溫度系數(shù)：霍爾電勢溫度系數(shù)和內(nèi)阻溫度系數(shù)霍爾電勢溫度系數(shù)：在一定的磁感應強度和規(guī)定控制電流下，溫度每變化1℃時，霍爾電壓值變化的百分率；（0.04%/℃）內(nèi)阻溫度系數(shù)：溫度每變化1℃時霍爾材料的變化率。（0.5%/℃）銻化銦元件HZ-1,2,3等型號,在80℃時溫度系數(shù)由正變負。銻化銦元件控制電流采用恒壓供應，霍爾元件的溫度特性可以提高。對于正溫度系數(shù)的元件，利用負載電阻Rfz，使Rfz/Rsc=/,，可以實現(xiàn)溫度補償2.3.3霍爾元件的特性VH–I特性R–B特性TitleAB不平衡電壓D溫度特性C（磁阻效應--R隨磁場B）物理磁阻效應、幾何磁阻效應VH=KHIHB輸出特性：在控制電流一定的條件下，霍爾電壓VH與磁感應強度B之間的關系2.3.3霍爾元件的特性（1)霍爾元件的輸出特性輸出特性：在一定條件下（控制電流一定），霍爾電壓VH與磁感應強度B之間的關系。其輸出特性曲線有兩種：一種是在寬范圍內(nèi)呈線性特性，即A特性，磁通計中的傳感器等主要使用這種特性。另一種是非線性特性，即B特性，在低磁場時有較高的輸出靈敏度，用于無刷電機的磁極傳感器。2.3.3霍爾元件的特性（2）霍爾元件的VH-I特性在磁場和環(huán)境溫度恒定時，霍爾電勢VH與控制電流I之間呈線性關系。直線的斜率稱為控制電流靈敏度。

（3）R-B特性R-B特性是指溫度一定時元件的輸入電阻RIN和輸出電阻ROUT，隨磁場B的變化。由于磁阻效應原因，隨磁場B的增加，RIN和ROUT將會增加。（3）R–B特性內(nèi)阻與B的關系溫度一定時，輸入電阻、輸出電阻都隨了磁場B變化。原因是：磁阻效應載流子在磁場作用下受到洛倫茲力,移動路徑產(chǎn)生偏移,路徑加長,受晶格震動和雜質(zhì)原子散射概率增大,致使電阻發(fā)生變化。載流子的遷移率越大,電阻變化就越明顯。2.3.3霍爾元件的特性4.溫度特性霍爾元件與一般半導體器件一樣,對溫度十分敏感.遷移率和載流子濃度隨溫度明顯變化,從而電阻率,霍爾系數(shù),靈敏度系數(shù)均隨溫度變化具體表現(xiàn)為內(nèi)阻與霍爾電勢有明顯的溫度特性.溫度系數(shù)與霍爾電壓的變化的關系，選用時要引起充分的注意。2.3.3霍爾元件的特性各種材料內(nèi)阻與溫度關系該電橋的四個橋臂均為等值的錳銅電阻，基本不受溫度變化影響，橋臂R3并聯(lián)熱敏電阻Rt。當溫度變化時，Rt發(fā)生變化，補償電橋的輸出電壓則相應改變，使所得的霍爾電勢與溫度基本無關。溫度補償電橋溫度補償原理圖霍爾元件的不平衡電壓霍爾元件的不平衡電壓：也稱剩余電壓磁場B為零，僅由霍爾元件流過電流時產(chǎn)生的電壓。不平衡電壓VHe主要是元件制造時由于幾何的不對稱性引起的。對于磁性套管型一般為幾mV左右（在IH為10mA時）該特性，用不平衡率VHe/VH來描述。不平衡率越小越好，GaAs元件一般為10%左右。霍爾元件的不平衡電壓其補償補償電路—在霍爾元件的輸出端d與輸入端a—b間接入電位器RP，調(diào)整電位器RP使端子c-d間均衡。（補償電路也可接在霍爾元件的c端）書本P137有推薦的圖消除不等位電勢，還可采用不改變控制電流大小和方向，而將霍爾元件翻轉(zhuǎn)180°，由兩次霍爾電勢之差就可消除不等位電勢。2.3.4霍爾元件的應用技術(1)霍爾元件的驅(qū)動方式恒流驅(qū)動是使流過元件內(nèi)的電流保持恒定恒壓驅(qū)動是使加在元件輸入端的電壓保持恒定兩種驅(qū)動方法各有優(yōu)缺點,視使用目的以及電路設計的要求而定。2.3.4霍爾元件的應用技術恒壓驅(qū)動方法適合于以InSb為主要材料的霍爾元件理由：輸出電壓的溫度變化與內(nèi)阻的溫度變化有同向的作用，具有互補的效果，輸出電壓的溫度系數(shù)小，即溫度特性變好。2.3.4霍爾元件的應用技術恒流驅(qū)動方法的特點是可克服因電源波動對UH的影響但溫度特性變壞。適合于GaAs霍爾元件因為，GaAs霍爾元件的溫度系數(shù)非常小，為-0.06%/℃，因此，要求較高的溫度特性時，溫度特性往往不是主要矛盾，而電源波動對UH的影響是主要矛盾。霍爾元件的串并聯(lián)霍爾元件間的連接霍爾元件的串并聯(lián)分立元件都有串并聯(lián)應用方式：晶體管、熱電偶…圖中示出3個霍爾元件的并、串聯(lián)方式，任何連接方式都可具有作為3相無刷電機磁極傳感器的功能。在串聯(lián)電路中，霍爾元件流過的為同一電流，在并聯(lián)電路中，若霍爾元件特性相同，各自流過的電流為總電流的l／N。并聯(lián)使用，霍爾電流大，受磁阻效應影響小串聯(lián)使用，霍爾電流小，受磁阻效應影響大。為確保每個元件有同樣的霍爾電流，并聯(lián)時總電流是串聯(lián)時N倍，電池驅(qū)動的消耗過大。串聯(lián)時若1個霍爾元件斷線，則失去全部功能；而并聯(lián)時1個霍爾元件斷線，對其他元件無影響。因此，要根據(jù)使用目的不同選用適宜的連接方式。并聯(lián)使用有利于提高檢測的可靠性。船舶控制系統(tǒng)的使用常強調(diào)系統(tǒng)獨立和工作的可靠性。應用時可以采用單個傳感器檢測信號，然后進行信號隔離與分離。也可以采用串并聯(lián)方式，直接得到多個獨立的信號。霍爾元件的串并聯(lián)5霍爾元件的應用電路

(1)采用運放恒流驅(qū)動電路電路中，基準電壓(電流)采用穩(wěn)壓管獲得，霍爾電流IH由穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓和電阻RE決定，即IH=穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓／RE =5.lV／lk另外，晶體管VT的VBE包含在運放電路的深度反饋環(huán)節(jié)內(nèi)，VBE溫度特性受到抑制，溫度特性好。采用運放的恒流驅(qū)動電路實例5霍爾元件的應用電路(2)采用運放的恒壓驅(qū)動電路它與上圖的電路類似，但霍爾元件接在晶體管VT的發(fā)射極，因此，電路構成上為恒壓電路，電路的設定電壓可通過更換穩(wěn)壓二極管改變。采用運放的恒壓驅(qū)動電路實例5霍爾元件的應用電路（3）開關電路右圖為兩個VBE特性對稱晶體管構成的電流開關電路霍爾電壓輸出有一定幅度時，晶體管導通，而無B時輸出幅度很低，晶體管截止。形式為差動式。A、B端的信號輸出相位差互為180°。該電路需要200mV左右的VH輸出電壓，一般采用InSb霍爾元件。至于A端輸出或B端輸出取決于被檢測磁場的方向采用晶體管的電流開關電路實例（a）電路（b）輸出波形5霍爾元件的應用電路（4）霍爾元件的轉(zhuǎn)速檢測電路帶有磁性材料的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)同時，使霍爾元件感應到磁通的變化（0或1），從而檢測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（見圖7-28）從霍爾元件結(jié)構上看，輸出端包含共模電壓Vc電壓，Vc與霍爾電壓毫無關系，使用時此電壓必須除去，一般采用差動輸入的運算放大器。霍爾元件的輸出端接到差動放大器的輸入端，在無磁場時盡管c點和d點對地有電壓，c點電壓等于d點電壓，運放無輸出?；魻栐膽秒娐?-轉(zhuǎn)速檢測電路

c點電壓大于d點電壓或小于d點電壓時，有差動信號輸入，這時，運放輸出端有較大的輸出電壓。輸出為矩形波，電路中的反饋電阻Rf小時，也能獲得平穩(wěn)的輸出波形。運放的應用，即使霍爾元件輸出很小也不會有問題。一般采用輸出電壓小，溫度特性非常好的GaAs的霍爾元件。采用霍爾元件的轉(zhuǎn)速檢測電路5霍爾元件的應用電路采用兩個運算放大器消除共模電壓的電路A1用于除去霍爾元件的共模電壓A2同相放大器，用于放大VT1構成霍爾元件的恒流驅(qū)動電路采用2個運放除去共模電壓的電路實例霍爾元件應用于轉(zhuǎn)速檢測安裝方法之一：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的同時，霍爾元件檢測到磁極(N，S)交替變化，從而測量出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。下圖輸出是脈沖波形：霍爾元件的安裝方法之二

被測物上粘貼了多塊磁鋼，每當一個小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾開關，就產(chǎn)生一個相應的脈沖。增加檢測點數(shù)目提高精度霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構原理霍爾元件的安裝方法之三

對齒輪計數(shù)的方法霍爾元件固定安裝在磁鋼上，一般60個齒，測得的每秒脈沖數(shù)正好反映RPM的值?；魻栐陌惭b方法之四下面的方法，永磁體安裝在轉(zhuǎn)軸端，輸出為類似正弦的波形。位移檢測

霍爾元件可對很小范圍（如1.5mm以內(nèi)）的位移進行檢測。檢測的主要關鍵是建立一個對位置x有梯度的磁場，當通以恒定控制電流的霍爾元件處于此磁場的不同位置時，將產(chǎn)生相應的霍爾電勢，由此即可檢測位移。

位移檢測霍爾式位移傳感器原理示意圖霍爾元件在梯度磁場中檢測位移霍爾式轉(zhuǎn)速測量裝置

開關型霍爾傳感器：常用的霍爾開關集成電路有UGN—3000系列，其內(nèi)部框圖如圖所示。它由霍爾元件、放大器、整形電路、集電極開路輸出級及穩(wěn)壓環(huán)節(jié)組成。開關型霍爾傳感器的組成霍爾式轉(zhuǎn)速測量裝置其工作特性如圖7-28所示，它表示輸出電壓與磁感應強度的關系。工作特性有一定的磁滯，使開關動作更為可靠。BOP為工作點“開”的磁感應強度；BHP為釋放點“關”的磁感應強度。輸出電壓Vo與B的關系和測轉(zhuǎn)速的示意圖電阻式傳感器電阻式傳感器——非電量的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。大電阻變化——電位器式傳感器、熱敏電阻小電阻變化——應變式片、熱電阻分類電位器式傳感器組成骨架、電阻電刷(活動觸點)特點結(jié)構簡單；輸出特性精度高、穩(wěn)定；輸出信號大；因機械摩擦，可靠性受到影響；分辨率較低.結(jié)構線繞式；薄膜式；電刷行程電阻靈敏度A：導線截面積；b：骨架(矩形截面)的寬度；h：骨架(矩形截面)的高度；t：線繞節(jié)距；：電阻率。選用高電阻率的導線；導線截面??；骨架尺寸大；提高靈敏度電位器式傳感器的應用：在航空儀表中有廣泛的應用，可用來測量位移、動量、壓力、高度、加速度等航空參數(shù)。教師專業(yè)發(fā)展評鑑

推動策略姚素蓮一、學校擁有發(fā)展課程的決定權：我們?nèi)绾螞Q定？課程決定的信心多大？課程決定規(guī)準是主觀？客觀？專業(yè)？隨意？檢視課程理論與學?，F(xiàn)場二、教師自主決定：１.課程設計２.教學實施３.學生輔導４.教學評量５.班級經(jīng)營教師的專業(yè)知能如何？

三、教師專業(yè)表現(xiàn)１.建構學校課程、教材２.靈活有效啟發(fā)學生３.培養(yǎng)學生帶著走的能力四、教師專業(yè)自主的省思１.教師自主VS.專業(yè)提升２.自主衝突VS.專業(yè)判斷３.判斷標準VS.衝突、和諧４.職場現(xiàn)象VS.專業(yè)知識五、評鑑為溝通與協(xié)商的歷程推動策略宣導→溝通→實作

↑↓培訓檢討評鑑回饋←結(jié)果運用←人員

實用正當可行具體壹、宣導一、對象：行政人員、教師、家長二、教師專業(yè)發(fā)展需求日殷三、評鑑的本質(zhì)與目的是為教師專業(yè)發(fā)展四、試辦是找可行性和發(fā)現(xiàn)執(zhí)行問題五、學校對教師專業(yè)發(fā)展評鑑提供支持六、試辦的選擇權在學校和教師七、並非為解決不適任教師八、試辦期程自９５年～９８年有補助經(jīng)費，加速學校本位發(fā)展貳、溝通一、澄清疑慮１.與不適任教師、考績..等脫鉤２.是教師專業(yè)形象的重塑二、透過對話建立互信三、評鑑計劃回歸學校本位四、實施計畫、配套措施、支持系統(tǒng)同步規(guī)劃實施計畫含：（一）評鑑內(nèi)容：１.課程設計與教學２.班級經(jīng)營與輔導３.研究發(fā)展與進修４.敬業(yè)精神與態(tài)度（二）評鑑人員（三）評鑑方式（四）評鑑時程（五）評鑑結(jié)果的運用五、引領教師了解評鑑指標意涵＊評鑑指標可自訂，亦可參考已研發(fā)之規(guī)準評鑑人員在評鑑時，以所列規(guī)準和項目為依據(jù)。工具若有錯誤，結(jié)果必打折。好的工具應符合：1.教育現(xiàn)場需求2.有效評量出所要達到的目標。參、實作一、掌握回歸教學現(xiàn)場，化評鑑於無形的原則二、輔導建置教學檔案三、擬訂實用可行的評鑑方式四、開發(fā)簡易具體的評鑑工具一、掌握回歸教學現(xiàn)場，化評鑑於無形的原則1.全面宣導。自願參與鼓勵參與全面參與。2.成立評鑑推動委員會，討論評鑑計劃。3.透過工作坊(讀書會)方式詮釋評鑑規(guī)準、內(nèi)涵、示例..等。4.經(jīng)由討論決定評鑑模式、工具..等二、輔導建置教學檔案教育專業(yè)被挑戰(zhàn)！專業(yè)的尊嚴－是贏來的，而非爭來的.

專業(yè)的權威－是來自別人的肯定，而非自我的認定.建置教學檔案是展現(xiàn)教師專業(yè)能力簡易、具體的措施教學檔案的定義一、教師是教學檔案的主體二、教學檔案的要項是有系統(tǒng)的、有結(jié)構的三、教學檔案的內(nèi)容是反省與對話的歷程四、教學檔案的目的是促進教學專業(yè)發(fā)展教學檔案含一、教學目標與教學理念之陳述二、檔案計畫與組織三、課程的計畫四、作業(yè)的樣本（含對作業(yè)的解說與標題）五、師生的互動情形六、學習成就記錄七、個人的成長及反省八、他人的回饋及建議九、自我專業(yè)成長的記錄十、對檔案的評述三、實用可行的評鑑方式:(一).對話(二).審閱教學檔案(三).教室觀察(四).教學計畫(五).作業(yè)調(diào)閱對話訪談模式有:1.非正式訪談2.導引式訪談3.標準化開放式訪談4.封閉式訪談(一).對話說明目的→使參與者感到輕鬆→促使人際互動1.要有議題.2.對話內(nèi)容要有準備.3.論述要有辯証,勿淪於各抒己見.訪談要領1.確認錄音(錄影)正常運作2.一次只問一個問題3.過程保持中立4.鼓勵多發(fā)表意見5.紀錄時不忘注意受訪者表情6.順利移轉(zhuǎn)主題訪談方法與發(fā)問技巧

1.選取符合主題需要人員.2.先談事實的問題,再談爭論性問題.3.先討論現(xiàn)況,再討論過去或未來的事4.讓受訪者自由發(fā)揮感覺.對話(訪談)1.以開放性問題引起討論問題.如:您以為目前的教學環(huán)境如何?2.激發(fā)與會者提出不同想法.如:我不認為有那麼糟,您以為呢?3.達到初步共識後:引入更深入討論.如:我們可以怎麼做?4.討論離題時,需回到主題.5.盡量不要過度贊同與會者意見.6.盡量不發(fā)表個人意見.7.錄音或即時紀錄要點.(二).審閱教學檔案評量要項一.檔案目錄二.個人專業(yè)背景三.課程教學設計與省思四.學習成果評量五.班級經(jīng)營與輔導六.個人專業(yè)成長*注意事項1.不論是教師成長或?qū)W生作品樣本均須同一教學單元,其因為:a.能真正深入教學整體的各細部,有效協(xié)助教師反思與專業(yè)成長.b.一次一個單元不會造成過度負擔較易引導教師分析反省自己.2.簡要解釋每一個作品內(nèi)容的標題和註解3.對教學及作品反省思考.4.檔案內(nèi)容要逐年更改.屬直接觀察教學行為、察看環(huán)境與設備,以了解實際行為、環(huán)境現(xiàn)況的方法.含:1.教學環(huán)境佈置.2.學習形式組織.3.師生互動.4.靜態(tài)文件資料.如:教師檔案、學習檔案、作業(yè)、會議記錄.(三).教室觀察:教室觀察方法:1.準備紀錄單／檢核表.2.觀察並紀錄每一項的行為或存在事實.3.可同時紀錄次數(shù)、人數(shù),以符合程度、量化依據(jù).4.留意紀錄單未載之行為或情形.5.簡單紀錄行為發(fā)生或事物存在之現(xiàn)場環(huán)境.6.觀察次數(shù)要足夠,避免斷章取義.教室觀察注意事項:一.要蒐集具有代表性的事實資料,不必蒐集全部資料二.掌握新發(fā)現(xiàn)問題,並進一步蒐集相關資料以為驗證三.有效運用時間:1.觀察教師教學與學生學習2.與學生晤談

3.觀察對象要廣泛,觀察要完整a.觀察課外活動情形b.查閱評鑑與績效管理情形c.分析學生近期表現(xiàn)資料d.分析特殊學生學習紀錄4.把重點擺在影響學生表現(xiàn)的原因(四).教學計畫一.教學目標1.掌握教材內(nèi)容~能連結(jié)舊經(jīng)驗與新概念.2.設計教學方案~依據(jù)教學目標設計教學活動並提供切合教學目標的補充教材.3.系統(tǒng)呈現(xiàn)教材二.活用教學策略~善用不同教學方法；善於發(fā)問.三.善用評量回饋~評估學習表現(xiàn)提供回饋與指導.

(五).作業(yè)調(diào)閱1.作業(yè)內(nèi)容要項分布是否平均?2.學生作業(yè)品質(zhì).3.教師批閱是否適切~批閱的時間、方式進度、評語..等等作業(yè)訂正是否追蹤?四、開發(fā)簡易具體的評鑑工具1.課程計畫編寫自我檢核表2.課程計畫編寫課發(fā)會檢核表3.教學檔案建置指標檢核表4.教學環(huán)境佈置檢核表5.教室觀察表6.班級經(jīng)營表現(xiàn)(檢核表)教室觀察量表1.教室管理技巧2.維持適當?shù)慕淌倚袨?.集中並維持學生的注意力4.提供學生複習與練習的機會5.展現(xiàn)發(fā)問技巧6.呈現(xiàn)多種教學方式7.營造一個積極的教室氣氛8.促進正向的自我概念9.佈置積極教室環(huán)境教學效能教室觀察表一.學科教學能力1.導引學習方向2.清楚呈現(xiàn)教材3.運用多種教學技巧4.提供練習與回饋5.有效利用時間二.班級經(jīng)營能力1.維持班級秩序2.鼓勵正向行為表現(xiàn)3.實施生活教育4.表達清晰5.板書適當6.正向的師生互動教學效能教室觀察表臺北縣○○國小教師教學評鑑—「教室觀察」檢視表

基本資料授課教師（）老師學習領域（）學習領域授課班級（）年（）班教材來源□教科書（）版本□其他

教學日期

年月日時分觀察者指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議1瞭解學校課程計畫的內(nèi)涵□持續(xù)參與領域課程計畫□徹底執(zhí)行彈性學習課程□設計校本課程相關主題與活動設計□規(guī)劃補救或銜接教學□自編教材或?qū)W習單□教學札記□□2瞭解學校課程的架構□了解學校願景□了解校本課程主題□參與教科書評選□了解重大大議題融入領域教學□□□□□□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議3參與學校課程的發(fā)展□參與課程發(fā)展小組的座談、研討□與行政人員、教師意見交流、對話□學校課程地圖充分運用□積極參與學年（班群）、班親會會議□學生課程活動紀錄□教學札記□

4分析可運用的教學資源□思賢公園□文化藝術中心□新莊運動公園□署立臺北醫(yī)院□大眾廟□慈祐宮□廣福宮□文昌祠□新莊老街□傳統(tǒng)行業(yè)□導護商店□自然公園

5研擬適切的教學計畫□教學計畫設計週延□活動安排與學校行事曆相結(jié)合□運用家庭聯(lián)絡簿進行個別輔導□注意學生學習經(jīng)驗□流暢的教學歷程

6編選適切的教學材料□教材與學生身心發(fā)展相合□採用教科書版本經(jīng)過分析、整理□社區(qū)資源融入教材□教學材料與學生生活經(jīng)驗相融合□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議7規(guī)劃適切的學習評量□筆試□口試□表演□實作□自我評量□小組討論□實踐□同儕互評□

8編選適當?shù)脑u量工具□文字描述的□圖畫的□量化的測驗□檔案記錄的評量□口語的評量□□□□□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議9.營造有利於學習的情境□配合教學單元佈置教室□佈置欄分類呈現(xiàn)□佈置欄內(nèi)物品沒有掉落□掃除用具排列整齊□粉筆槽整理乾淨□黑板只呈現(xiàn)該單元內(nèi)容□學生桌面整潔□學生抽屜不雜亂□教師桌面整齊□桌椅排放整齊□公物維修良好□打開窗戶讓教室光線充足、通風□美化、綠化教室□教室內(nèi)外保持整潔□維護教室內(nèi)設備如CD收錄音機、電視、錄放影機等清潔?！跎险n秩序良好□□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議10.建立有助於學習的常規(guī)□準時上、下課□學生秩序井然有序□學生學習氣氛熱絡□師生互動頻繁□學生對教師問題樂意回答□學生學習態(tài)度認真□學生對課程有興趣□學生穿著整齊□教師說話語調(diào)自然□教師說話語詞合適、比喻恰當□教師教學態(tài)度自然、舉止適合□教師穿著得體□眼神關愛全班□表情□以手勢動作輔助表達□身體動作□儀態(tài)大方□模仿動作□幽默、滑稽動作□指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議11.積極落實班級學生輔導.□快樂的學習氣氛□良好的教室常規(guī)□傾聽□讚美□口頭鼓勵□良性的師生互動□活絡的親師互動□和諧的同儕互動□適才適性的原則□鼓舞團隊士氣□公開獎勵□私下規(guī)勸□妥適規(guī)劃合作學習小組□肢體語言溫婉□晤談12.建立人力資源網(wǎng)絡與管理□班親會□親師懇談□家庭訪問□電話聯(lián)絡□聯(lián)絡簿聯(lián)絡□約談□通知書聯(lián)絡□E-Mail聯(lián)絡□由學生轉(zhuǎn)達□親職講座□□指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議13.善用教學媒體進行教學□自製教具□合製教具□多媒體使用：電腦結(jié)合電視、等□投影機使用□實物使用□網(wǎng)路資源□學術專書□雜誌資源□刊物資源□圖書館資源14.靈活運用多元的教學方法□講授法□問答法□討論法□比較法□練習教學法□欣賞教學法□角色扮演□價值澄清□問題解決□小組討論□合作學習□發(fā)現(xiàn)教