检测技术 教学课件 作者 郑华耀 第九章　磁参数的测量.pptx

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1、第九章　磁参数的测量第一节　电磁感应法测量磁场第二节　磁效应元件测磁第三节　磁传感器应用实例第九章　磁参数的测量表9-1　磁敏传感器的主要类型表9-2　磁学量的度量单位第一节　电磁感应法测量磁场一、旋转线圈法二、交变感应法三、冲击检流计法一、旋转线圈法图9-1　旋转线圈法工作原理图二、交变感应法当被测磁场为交变磁场时，可将探测线圈置于磁场中的被测点，线圈中将产生感应电动势。假设待测磁场为正弦交变磁场，B=Bmsinωt，则通过线圈的磁通量同样有Φ=SBmsinωt，同样可得到感应电动势的有效值E=4.4

2、4fNSBm。如探测线圈的法线与磁场方向间存在夹角θ，则E=4.44fNSBmcosθ。交变感应法还可以进一步确定磁场的方向，当感应电动势最小时，线圈的法线与磁场方向垂直。三、冲击检流计法1)脉冲电流阶段。2)自由运动阶段。三、冲击检流计法图9-2　冲击检流计工作原理图图9-3　用冲击检流计测量磁场第二节　磁效应元件测磁一、霍尔元件测量磁场二、磁敏电阻三、磁敏晶体管四、核磁共振法五、磁光效应六、约瑟夫逊效应一、霍尔元件测量磁场(一)霍尔线性集成传感器(二)霍尔元件高斯计(一)霍尔线性集成传感器9M4.T

3、IF(一)霍尔线性集成传感器图9-4　霍尔线性集成传感器(一)霍尔线性集成传感器图9-6　UGN3501M输出与磁场方向关系(一)霍尔线性集成传感器图9-7　UGN3501M输出与磁场强度关系(一)霍尔线性集成传感器表9-3　线性型霍尔传感器技术参数(二)霍尔元件高斯计9M8.TIF(二)霍尔元件高斯计图9-8　CT—3型交直流高斯计二、磁敏电阻(一)磁阻效应(二)磁敏电阻的工作原理(一)磁阻效应图9-10　磁敏电阻器形状(二)磁敏电阻的工作原理图9-11　磁敏电阻串联方式a)单个磁敏电阻电路　b)两个

4、磁敏电阻串接三、磁敏晶体管(一)磁敏二极管的结构和工作原理(二)磁敏二极管的特性和参数(三)磁敏二极管组成的高斯计(四)磁敏三极管(一)磁敏二极管的结构和工作原理图9-12　磁敏二极管结构原理图(二)磁敏二极管的特性和参数图9-13　磁敏二极管特性曲线a)磁敏二极管伏安特性　b)磁场—输出电压特性(二)磁敏二极管的特性和参数表9-4　磁敏二极管的参数(二)磁敏二极管的特性和参数图9-14　磁敏二极管组成简易高斯计(三)磁敏二极管组成的高斯计图9-14为磁敏二极管组成的简易高斯计，由磁敏二极管接成磁敏桥、

5、晶体管VT1和VT2组成差分电路等。未加磁场时，磁敏桥没有输出；加磁场后，磁敏桥有电压输出。其信号加在VT1、VT2组成的差分放大器的基极上，输出信号从两者的集电极上引出。图中电流表的指示值直接反映测量的磁场强度。(四)磁敏三极管磁敏三极管是一个PNP结构的晶体管，与普通晶体管不同之处是基区较大(大于载流子扩散长度)，电流放大倍数小于1，一般为0.05～0.1。在外加正磁场时，由于洛伦兹力的作用，使载流子向基极偏转，输送到集电极的电流减小，所以电流放大倍数减小；反之，外加反向磁场时，由于洛伦兹力的作用，

6、使载流子向集电极偏转，输送到集电极的电流增大，所以电流放大倍数增大。磁敏三极管的电流放大倍数随外加磁场变化，而且具有正反向磁灵敏度。使用时要注意外磁场方向要与磁敏感表面垂直，以获得最大的灵敏度。其灵敏度是霍尔传感器的100～1000倍。四、核磁共振法9M15.TIF四、核磁共振法图9-15　核磁共振法测磁原理五、磁光效应磁光效应有多种，例如磁光法拉第效应，它指的是平面偏振光(直线偏振光)通过带磁性的透光物体或通过在纵向磁场作用下的非旋光性物质时,其偏振光面发生偏转的现象。偏振光的旋转角与磁场强度成正比。

7、运用磁光法拉第效应构成的测磁仪器可测5×10-2T以下的磁感应强度，误差小于1%，最高灵敏度可达5×10-5T，频宽为3～750Hz。这种方法还具有耐高压和无接地噪声感应等优点。六、约瑟夫逊效应图9-17　约瑟夫逊器件a)结构示意图　b)断面图1—基片　2—端子电极　3—超导锡膜　4—约瑟夫逊结　5—绝缘物　6—氧化物六、约瑟夫逊效应图9-18　超导磁场传感器原理图第三节　磁传感器应用实例一、霍尔无刷直流电动机二、功率测量仪——霍尔功率变换器三、磁场法测厚度一、霍尔无刷直流电动机图9-19　无刷直流电动

8、机基本结构一、霍尔无刷直流电动机图9-20　直流电机霍尔开关换向原理二、功率测量仪——霍尔功率变换器二、功率测量仪——霍尔功率变换器图9-21　直流功率计原理二、功率测量仪——霍尔功率变换器图9-22　霍尔功率变换器二、功率测量仪——霍尔功率变换器图9-23　霍尔检测三相功率计习题与思考题1.采用探测线圈作为磁感应传感器在安装和绕制时应注意什么问题？为什么？2.高斯计测量直流参数时为什么要使用交流振荡器产生的控制信号？3.什么是磁阻效应？什