傳感檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用-09重點(diǎn)課件

傳感檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

第二篇典型傳感器的原理

及其應(yīng)用技術(shù)10/6/2023傳感檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

第二篇典型傳感器的原理

及其應(yīng)用技第9章磁電式傳感器及應(yīng)用

磁電式傳感器是通過(guò)磁電作用將被測(cè)量（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。磁電感應(yīng)式傳感器主要是利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，該類(lèi)傳感器只適用于動(dòng)特測(cè)量，可直接測(cè)量振動(dòng)物體的速度或旋轉(zhuǎn)體的角速度。磁柵式傳感器則是利用磁頭和磁柵相對(duì)移動(dòng)，從而在磁頭上感應(yīng)出電信號(hào)。10/6/20232第9章磁電式傳感器及應(yīng)用磁電式傳感器是通過(guò)磁磁敏式傳感器是利用固體中的磁電轉(zhuǎn)換效應(yīng)為基礎(chǔ)，使載流半導(dǎo)體在磁場(chǎng)中有磁電效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電勢(shì)。主要有霍爾傳感器、磁阻傳感器、磁敏二極管和磁敏三極管等。

霍爾元件及霍爾傳感器是磁電傳感器中生產(chǎn)量最大的一種，有著廣泛的應(yīng)用，本章重點(diǎn)介紹霍爾傳感器及其應(yīng)用。9.1霍爾效應(yīng)及霍爾元件一、霍爾效應(yīng)10/6/20233磁敏式傳感器是利用固體中的磁電轉(zhuǎn)換效應(yīng)為基礎(chǔ)，9.1霍爾效霍爾電勢(shì)VH為

VH=kHICBsinθ式中kH－霍爾元件靈敏度；

IC－控制電流(A)；

B－磁感應(yīng)強(qiáng)度(T);

θ－受磁面與磁場(chǎng)夾角。二、霍爾元件材料及特性

目前主要有銻化銦(InSb)、砷化鎵(GaAs)。兩種材料的霍爾元件特性如圖9－4所示，都具有良好的線(xiàn)性。10/6/20234霍爾電勢(shì)VH為二、霍爾元件材料及特性10/6/202341.InSb材料霍爾元件特性2.GaAs材料霍爾元件特性10/6/202351.InSb材料霍爾元件特性2.GaAs材料霍爾元件特性三、霍爾元件主要技術(shù)參數(shù)1.輸入電阻RIN和輸出電阻ROUT2.額定控制電流IC3.不等位電勢(shì)V0和不等位電阻R04.靈敏度kH5.霍爾電壓溫度系數(shù)α6.電阻溫度系數(shù)β7.靈敏度溫度系數(shù)γ8.線(xiàn)性度四、溫度及不等位電勢(shì)補(bǔ)償1.溫度補(bǔ)償10/6/20236三、霍爾元件主要技術(shù)參數(shù)1.輸入電阻RIN和輸出電阻ROUT式中α－霍爾電壓溫度系數(shù)；

β－電阻溫度系數(shù)；

RIN－霍爾元件輸入電阻。并聯(lián)電阻溫度補(bǔ)償R=βRIN/α2.不等位電勢(shì)V0的補(bǔ)償10/6/20237式中α－霍爾電壓溫度系數(shù)；并聯(lián)電阻溫度補(bǔ)償R=βRIN/α2五、霍爾元件基本應(yīng)用電路1.基本應(yīng)用電路10/6/20238五、霍爾元件基本應(yīng)用電路1.基本應(yīng)用電路10/6/202382.恒壓工作電路3.恒流工作電路10/6/202392.恒壓工作電路3.恒流工作電路10/6/202394.霍爾元件放大電路10/6/2023104.霍爾元件放大電路10/6/20231010/6/20231110/6/2023119.2霍爾傳感器霍爾傳感器是將霍爾元件、放大電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源等集成于一個(gè)芯片上構(gòu)成的傳感器。分為線(xiàn)性霍爾傳感器和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器。一、線(xiàn)性霍爾傳感器10/6/2023129.2霍爾傳感器霍爾傳感器是將霍爾元件、放大二、開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器10/6/202313二、開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器10/6/202313三、霍爾電流傳感器和霍爾功率傳感器9.3霍爾元件及霍爾傳感器的應(yīng)用一、霍爾傳感器測(cè)電流軟磁材料圓環(huán)，截面積為4×4mm2，圓環(huán)中心直徑為40mm，圓環(huán)上有一開(kāi)口，可以放入U(xiǎn)GN3501T,10/6/202314三、霍爾電流傳感器和霍爾功率傳感器9.3霍爾元件及霍爾傳感圓環(huán)上繞有11匝線(xiàn)圈，并通過(guò)檢測(cè)電流。根據(jù)磁路理論可以計(jì)算出電流為50A時(shí)，可以產(chǎn)生0.3T磁場(chǎng)強(qiáng)度。由于UGN3501M的靈敏度為1.4mV/mT，則0～50A電流，其輸出電壓范圍為0～420mV。由UGN3501M、ICL7106、LCD組成的數(shù)顯電流表如圖所示。ICL7106是三位半A/D轉(zhuǎn)換器，并帶有LCD/LED驅(qū)動(dòng)器。10/6/202315圓環(huán)上繞有11匝線(xiàn)圈，并通過(guò)檢測(cè)ICL71010/6/20231610/6/202316二、霍爾轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置10/6/202317二、霍爾轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置10/6/202317三、霍爾開(kāi)關(guān)電子點(diǎn)火器四、霍爾元件直流無(wú)刷電機(jī)換相控制10/6/202318三、霍爾開(kāi)關(guān)電子點(diǎn)火器四、霍爾元件直流無(wú)刷電機(jī)換相控制10/五、其它應(yīng)用10/6/202319五、其它應(yīng)用10/6/202319思考題1.什么是霍爾效應(yīng)？2.霍爾元件為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償和不等位電勢(shì)補(bǔ)償？3.如圖所示，相同的兩塊永久磁鐵，同極性相對(duì)安裝，試說(shuō)明測(cè)量位移的原理。4.要進(jìn)行兩個(gè)電壓U1、U2乘法運(yùn)算，若采用霍爾元件作為運(yùn)算器，試畫(huà)出測(cè)量原理圖，說(shuō)明其原理。10/6/202320思考題1.什么是霍爾效應(yīng)？2.霍爾元件為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償和10/6/20232110/6/20232110/6/20232210/6/20232210/6/20232310/6/20232310/6/20232410/6/20232410/6/20232510/6/20232510/6/20232610/6/20232610/6/20232710/6/20232710/6/20232810/6/20232810/6/20232910/6/20232910/6/20233010/6/20233010/6/20233110/6/20233110/6/20233210/6/20233210/6/202333