测试技术 第六章霍尔式及其他ppt课件.ppt

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1、4.5霍尔传感器霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。广泛用于位移、电磁、压力、加速度、振动等方面的测量。材料：砷化铟（InAs）锑化铟（InSb）锗（Ge）等UHIBN型半导体洛伦磁力载流子方向FLFE1）霍尔效应霍尔元件（板，板厚远小于板宽和长）置于一磁场中，在板长方向通以控制电流I时，板的侧向（宽度）会产生电动势差——霍尔电压，此现象为霍尔效应霍尔系数，由材料物理性质决定，等于霍尔片材料的电阻率与电子迁移率的乘积。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。只有半导体材料适于制造霍尔片灵敏度系数，

2、由材料物理性质和几何尺寸决定目前常用的霍尔元件材料有:锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料。2）霍尔元件基本结构2、2′两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；1、1′引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。霍尔元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。在电路中霍尔元件可用两种符号表示由霍尔片、引线和壳体组成。霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片，引出四个引线。3）应用霍尔元件具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点,它首先是用来测磁场的，还可用来测产生或影响磁场的物理量（如电流）。a.电流传感器当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场

3、大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。b.位移测量磁性转盘的输入轴与被测转轴相连,当被测转轴转动时,磁性转盘随之转动,固定在磁性转盘附近的霍尔传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲,检测出单位时间的脉冲数,便可知被测转速。c.转速测量案例：汽车速度测量d.无损探伤铁磁材料受到磁场激励时，因其导磁率高，磁阻小，磁力线都集中在材料内部。若材料均匀，磁力线分布也均匀。如果材料中有缺陷，如小孔、裂纹等，在缺陷处，磁力线会发生弯曲，使局部磁场发生畸变。用霍尔探头检出这种畸变，经过数据处理，

4、可辨别出缺陷的位置，性质（孔或裂纹）和大小（如深度、宽度等)霍尔无损探伤已在炮膛探伤、管道探伤，海用缆绳探伤，船体探伤以及材料检验等方面得到广泛应用。NS4.6热敏传感器1)双金属温度计把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成。它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变化。优点：结构简单牢固可靠防爆2）热电温度计(热电偶)热电效应将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。热电偶测温基本定律均质导体定律由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、长度

5、以及温度分布如何均不产生热电动势。TT0中间导体定律在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。TT0V参考电极定律两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，A和B两极配对后的热电动势可用下式求得：ABTT0=ACTT0—CBTT0由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极。热电偶是工业上最常用的温度检测器件之一。•测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。测量范围广。常用的热电偶从-50～+1600℃均可连续测量，某些特殊热

6、电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。•构造简单，使用方便。3）热敏电阻半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，热敏电阻是一种电阻值随其温度成指数变化的半导体热敏元件。PTC热敏电阻:具有正温度系数,灵敏度非常数。NTC热敏电阻：随温度上升电阻呈指数关系减小，具有负温度系数，灵敏度高；——常用CTR热敏电阻：具有很大的负温度系数和负电阻突变特性。水温感应塞温控器还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等4.7气敏传感器气体与人类日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改

7、善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。如生活环境中一氧化碳浓度达0.8～1.15ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还有易燃、易爆气体、酒精等的探测。烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。燃气报警器酒精传感器4.8CCD固态图象传感器(电荷耦合器件)MOS(MetalOxideSemiconductor)光敏元的结构是在半导体(P型硅)基片上形成一种氧化物(如

8、二氧化硅)，在氧化物上再沉积一层金属电极，以此形成一个金属-氧化物-半导体结构元(MOS)。在半导体硅片上按线阵或面阵排列MOS单元，如果照射在这些光敏元上的是一幅