磁电感应式传感器的测量电路.ppt

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1、第二节霍尔传感器第一节磁电感应式传感器第八章磁电式传感器第三节磁敏传感器一、磁电感应式传感器工作原理式中:B——稳恒均匀磁场的磁感应强度；l——导体有效长度；v——导体相对磁场的运动速度。第一节磁电感应式传感器导体在稳恒均匀磁场中运动N匝线圈处于变化的磁场中两种磁电式传感器结构：变磁通式和恒磁通式。开磁路变磁通式：这种传感器结构简单，但输出信号较小，且因高速轴上加装齿轮较危险而不宜测量高转速的场合。闭磁路变磁通式：感应电势的频率与被测转速成正比。恒定磁通动圈式磁电传感器恒定磁通动铁式磁电传感器二、磁电感应式传感器基本特性式中：Rf——测量电路

2、输入电阻；R——线圈等效电阻。传感器的电流灵敏度为而传感器的输出电压和电压灵敏度分别为相对误差为三、磁电感应式传感器的测量电路四、磁电感应式传感器的应用动圈式振动速度传感器1、芯轴2、外壳3、弹簧片4、铝支架5、永久磁铁6、线圈7、阻尼环8、引线一、霍尔效应和霍尔元件的工作原理在半导体薄片中通以电流I,在与薄片垂直方向加磁场B，则在半导体薄片的另外两端，产生一个大小与控制电流I和B乘积成正比的电动势，这种现象称为霍尔效应。1、霍尔效应第二节霍尔传感器2、霍尔元件的工作原理3、霍尔系数及灵敏度N型霍尔系数P型霍尔系数霍尔系数由半导体材料性质决定，且

3、决定霍尔电势的强弱。霍尔元件灵敏度（KH）：单位磁感应强度和单位控制电流作用时，所能输出的霍尔电势的大小。设KH=RH/dUH＝KHIB讨论：为什么只能用半导体材料作霍尔元件。霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率与电子迁移率μ的乘积。若要霍尔效应强，则希望有较大的霍尔系数RH，因此要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。一般金属材料载流子迁移率很高，但电阻率很小；而绝缘材料电阻率极高，但载流子迁移率极低，故只有半导体材料才适于制造霍尔片。N型材料电阻率P型材料电阻率霍尔器件符号BHABCDABCDACD二、霍尔元件的主要技术参数1、额定功耗P0:霍尔

4、元件在环境温度T=250C时，允许通过霍尔元件的电流和电压的乘积。2、输入电阻和输出电阻Ri：激励电极间的电阻值。Ro：霍尔元件电极间的电阻。3、不等位电势U0：在额定控制电流I下，不加磁场时，霍尔电极间的空载霍尔电势。①霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上；②半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀；③激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。4、霍尔电势温度系数：在一定磁感应强度和激励电流下，温度每变化1℃时，霍尔电势变化的百分率称为霍尔电势温度系数。5、内阻温度系数：霍尔元件在无磁场及工作温度范围内，温度每变化1℃时，输入电

5、阻与输出电阻变化的百分率。6、额定激励电流和最大允许激励电流：当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流。以元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为最大允许激励电流。因霍尔电势随激励电流增加而线性增加，所以使用中希望选用尽可能大的激励电流，因而需要知道元件的最大允许激励电流。改善霍尔元件的散热条件，可以使激励电流增加。7、寄生直流电势：在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不平衡电势外，还有一直流电势，称为寄生直流电势。其产生的原因有：①激励电极与霍尔电极接触不良，形成非欧姆接触，造成整流效果；②两个霍尔电

6、极大小不对称，则两个电极点的热容不同，散热状态不同而形成极间温差电势。寄生直流电势一般在1mV以下，它是影响霍尔片温漂的原因之一。常用国产霍尔元件的技术参数三、霍尔元件测量电路和输出电路UHRLBIEIHR1、基本测量电路图中控制电流I由电源E供给,R为调节电阻,保证器件内所需控制电流I。霍尔输出端接负载RL,RL可是一般电阻或放大器的输入电阻、或表头内阻等。磁场B垂直通过霍尔器件,在磁场与控制电流作用下，由负载上获得电压。实际使用时,器件输入信号可以是I或B，或者IB,而输出可以正比于I或B,或者正比于其乘积IB。2、霍尔电势输出电路（1）开关

7、应用+－+15VH-15VR3R1R2R4霍尔开关集成传感器内部结构框图23输出+－稳压VCC1霍耳元件放大BT整形地H（2）线性应用+－+15VH-15VR3R1R2R4Rf集成线性传感器的电路结构框图23输出+－稳压VCC1霍耳元件放大地H四、霍尔元件的测量误差补偿方法1、零位误差及补偿方法零位误差：霍尔元件在加控制电流但不加外磁场时出现的霍尔电势。主要为不等位电势。分析不等位电势时，可以把霍尔元件等效为一个电桥，用分析电桥平衡来补偿不等位电势。2、温度误差及补偿方法（a）RH与温度的关系T/℃0246ρ/7×10-3Ω·cmLnAs20015

8、010050LnSbT/℃RH/cm2/℃﹒A-1250200150100504080120160200LnSbLnAs0