傳感器 第五章 磁電式傳感器

1、山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器傳 感 器機械工程學(xué)院儀器系李云雷Tel:2786982 辦公室：12#527山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器第五章磁電式傳感器第五章磁電式傳感器定義：定義：通過磁電作用將被測量（如振動、位移、轉(zhuǎn)通過磁電作用將被測量（如振動、位移、轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。速）轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。分類分類：A磁電感應(yīng)式傳感器；磁電感應(yīng)式傳感器；A霍爾式傳感器；霍爾式傳感器；A磁柵式傳感器。磁柵式傳感器。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器第一節(jié)第一節(jié) 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器 磁電感應(yīng)式傳感器簡稱感應(yīng)式傳感器，也稱為磁電感應(yīng)式傳感器簡稱

2、感應(yīng)式傳感器，也稱為電電動式傳感器動式傳感器。它是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運動。它是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運動而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電動勢的。它是一種而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電動勢的。它是一種機機- -電電能量變換型傳感器能量變換型傳感器。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器一、類型及其工作原理一、類型及其工作原理 此類傳感器基于電磁感應(yīng)原理。此類傳感器基于電磁感應(yīng)原理。N N匝線圈在磁場中運動切匝線圈在磁場中運動切割磁力線割磁力線或或線圈所在磁場的磁通變化線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中所產(chǎn)生的時，線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢e e的大小取決于穿過線圈的磁通的大小取決于穿過線圈的磁通的變

3、化率，的變化率，即即 分類：恒定磁通式和變磁通式。（依據(jù)磁場是否恒定）分類：恒定磁通式和變磁通式。（依據(jù)磁場是否恒定）山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器（一）恒定磁通式（一）恒定磁通式1 1、組成：、組成：永久磁鐵（磁鋼）永久磁鐵（磁鋼）4 4、線圈、線圈3 3、金屬骨架、金屬骨架1 1、彈簧、彈簧2 2、殼體殼體5 5。2 2、特點：、特點：磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場，磁路中的工作氣磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場，磁路中的工作氣隙是固定不變的，因而氣隙中的磁通也是恒定不變的。隙是固定不變的，因而氣隙中的磁通也是恒定不變的。 3 3、類型：、類型： 動圈式：永久磁鐵與殼體固定，線圈和骨架用柔

4、軟彈簧支動圈式：永久磁鐵與殼體固定，線圈和骨架用柔軟彈簧支持；持； 動鐵式：線圈組件和殼體固定，永久磁鐵用柔軟彈簧支承。動鐵式：線圈組件和殼體固定，永久磁鐵用柔軟彈簧支承。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器4 4、工作原理：、工作原理： 當(dāng)殼體當(dāng)殼體5 5隨被測振動體一起振動時，由于彈簧隨被測振動體一起振動時，由于彈簧2 2較軟，運較軟，運動部件質(zhì)量相對較大，因此振動頻率足夠高（遠(yuǎn)高于傳感動部件質(zhì)量相對較大，因此振動頻率足夠高（遠(yuǎn)高于傳感器的固有頻率）時，運動部件的慣性很大，來不及跟隨振器的固有頻率）時，運動部件的慣性很大，來不及跟隨振動體一起振動

5、，近于靜止不動，動體一起振動，近于靜止不動，振動能量幾乎全被彈簧振動能量幾乎全被彈簧2 2吸收，永久磁鐵吸收，永久磁鐵4 4與線圈與線圈3 3之間的相對運動速度接近于振動之間的相對運動速度接近于振動體的振動速度體的振動速度。 磁鐵磁鐵4 4與線圈與線圈3 3相對運動使線圈相對運動使線圈3 3切割磁力線，產(chǎn)生與運動切割磁力線，產(chǎn)生與運動速度速度v v成正比的感應(yīng)電動勢成正比的感應(yīng)電動勢e e 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器5 5、討論：、討論：l 由上式可知，當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，由上式可知，當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，B B、l l、N N0 0均為定均為定值，因此感應(yīng)電動勢值，因此感

6、應(yīng)電動勢e e與線圈相對磁場的運動速度與線圈相對磁場的運動速度v v成正比。成正比。l 振動頻率低于故有頻率，靈敏度變化；遠(yuǎn)大于固有頻率，振動頻率低于故有頻率，靈敏度變化；遠(yuǎn)大于固有頻率，近似為常數(shù)；更高時，線圈阻抗增加，靈敏度有所下降。近似為常數(shù)；更高時，線圈阻抗增加，靈敏度有所下降。l 一般頻響范圍：一般頻響范圍：10Hz2kHz。（二）變磁通式（二）變磁通式 又稱為又稱為變磁阻磁電感應(yīng)式傳感器變磁阻磁電感應(yīng)式傳感器，常用來，常用來測量旋轉(zhuǎn)物體的測量旋轉(zhuǎn)物體的角速度角速度。結(jié)構(gòu)原理如下圖。結(jié)構(gòu)原理如下圖。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器1 1

7、、開磁路變磁通式、開磁路變磁通式l 工作原理：工作原理：線圈線圈3 3和磁鐵和磁鐵5 5靜止不動，測量齒輪靜止不動，測量齒輪2 2（導(dǎo)磁材（導(dǎo)磁材料制成）安裝在被測旋轉(zhuǎn)體料制成）安裝在被測旋轉(zhuǎn)體1 1上，隨之一起轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過上，隨之一起轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個齒，它與軟鐵一個齒，它與軟鐵4 4之間構(gòu)成的磁路磁阻變化一次，磁通之間構(gòu)成的磁路磁阻變化一次，磁通也就變化一次，也就變化一次，線圈線圈3 3中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化頻率等中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化頻率等于測量齒輪于測量齒輪2 2上齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積。上齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積。l 特點：特點：結(jié)構(gòu)簡單，但需在被測對象上加裝齒輪，使用不方結(jié)構(gòu)簡單，

8、但需在被測對象上加裝齒輪，使用不方便，且因高速軸上加裝齒輪會帶來不平衡而不宜測高轉(zhuǎn)速。便，且因高速軸上加裝齒輪會帶來不平衡而不宜測高轉(zhuǎn)速。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器2 2、閉磁路變磁通式、閉磁路變磁通式l 工作原理：工作原理：被測轉(zhuǎn)軸被測轉(zhuǎn)軸1 1帶動橢圓形測量輪帶動橢圓形測量輪2 2在磁場氣隙中等在磁場氣隙中等速轉(zhuǎn)動，使氣隙平均長度周期性地變化，因而磁路磁阻也速轉(zhuǎn)動，使氣隙平均長度周期性地變化，因而磁路磁阻也周期性地變化，磁通同樣周期性地變化，則在線圈周期性地變化，磁通同樣周期性地變化，則在線圈3 3中產(chǎn)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，生感應(yīng)電動勢，其頻率其頻率f f與測量輪與測量輪2 2的

9、轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速n n（r rminmin-1-1）成）成正比正比, ,即即f=n/30f=n/30。 l 在這種結(jié)構(gòu)中，也可以用齒輪代替橢圓形測量輪在這種結(jié)構(gòu)中，也可以用齒輪代替橢圓形測量輪2 2，軟鐵，軟鐵（極掌）（極掌）4 4制成內(nèi)齒輪形式，這時輸出信號頻率為制成內(nèi)齒輪形式，這時輸出信號頻率為f=nZ/60f=nZ/60，其中其中Z Z為測量齒輪的齒數(shù)。為測量齒輪的齒數(shù)。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器二、設(shè)計要點：二、設(shè)計要點： 磁電感應(yīng)式傳感器的兩個基本元件：磁路系統(tǒng)（永久磁鐵）磁電感應(yīng)式傳感器的兩個基本元件：磁路系統(tǒng)（永久磁鐵）和線圈。設(shè)計時，合理選擇它們的和線圈。設(shè)計時，合理

10、選擇它們的結(jié)構(gòu)形式、材料和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式、材料和結(jié)構(gòu)尺寸尺寸來滿足傳感器的基本性能要求。來滿足傳感器的基本性能要求。恒定磁通式的設(shè)計要點恒定磁通式的設(shè)計要點1、工作氣隙、工作氣隙 工作氣隙大，線圈窗口面積就大，線圈匝數(shù)就多，傳感器工作氣隙大，線圈窗口面積就大，線圈匝數(shù)就多，傳感器靈敏度就高。靈敏度就高。 但氣隙大，磁路系統(tǒng)磁感應(yīng)強度就低，傳感器靈敏度也低，但氣隙大，磁路系統(tǒng)磁感應(yīng)強度就低，傳感器靈敏度也低，而且氣隙大易造成氣隙磁場分布不均勻，導(dǎo)致傳感器輸出而且氣隙大易造成氣隙磁場分布不均勻，導(dǎo)致傳感器輸出特性非線性。特性非線性。 設(shè)計要求設(shè)計要求：為了使傳感器有較高的靈敏度和較好的線性度，：為了

11、使傳感器有較高的靈敏度和較好的線性度，必須在保證足夠大的窗口面積和所需加工安裝精度的前提必須在保證足夠大的窗口面積和所需加工安裝精度的前提下，盡量減小工作氣隙下，盡量減小工作氣隙d d。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器 工作氣隙寬度工作氣隙寬度l ld d越大，靈敏度越高，線性度越好，但傳感越大，靈敏度越高，線性度越好，但傳感器體積和重量就較大，因此一般取器體積和重量就較大，因此一般取d d/l/ld d1/41/4。2 2、永久磁鐵、永久磁鐵磁鐵材料、穩(wěn)定性處理等。磁鐵材料、穩(wěn)定性處理等。3 3、線圈組件、線圈組件 骨架的材料、工作時保證組件與磁鐵無摩擦、靈敏度恒定、骨架的材料、工

12、作時保證組件與磁鐵無摩擦、靈敏度恒定、線圈的溫升等。線圈的溫升等。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器三、應(yīng)用三、應(yīng)用（一）磁電感應(yīng)式振動速度傳感器（一）磁電感應(yīng)式振動速度傳感器（恒定磁通式）（恒定磁通式）1、CD-1型絕對振動傳感器的主要技術(shù)規(guī)格；型絕對振動傳感器的主要技術(shù)規(guī)格；2、結(jié)構(gòu)組成：、結(jié)構(gòu)組成： 永久磁鐵永久磁鐵3 3通過鋁架通過鋁架4 4和圓筒形導(dǎo)磁材料制成的殼體和圓筒形導(dǎo)磁材料制成的殼體7 7固定固定在一起，形成磁路系統(tǒng)，殼體還起屏蔽作用。在一起，形成磁路系統(tǒng)，殼體還起屏蔽作用。 磁路中有兩個環(huán)形氣隙，右氣隙中放有工作線圈磁路中有兩個環(huán)形氣隙，右氣隙中放有工作線圈6 6，左

13、氣，左氣隙中放有用銅或鋁制成的圓環(huán)形阻尼器隙中放有用銅或鋁制成的圓環(huán)形阻尼器2 2。工作線圈和圓。工作線圈和圓環(huán)形阻尼器用心軸環(huán)形阻尼器用心軸5 5連在一起組成質(zhì)量塊，用圓形彈簧片連在一起組成質(zhì)量塊，用圓形彈簧片1 1和和8 8支承在殼體上。支承在殼體上。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器3、工作原理：、工作原理： 將傳感器固定在被測振動體上，永久磁鐵、鋁架和殼體一將傳感器固定在被測振動體上，永久磁鐵、鋁架和殼體一起隨被測體振動，由于質(zhì)量塊有一定的質(zhì)量，產(chǎn)生慣性力，起隨被測體振動，由于質(zhì)量塊有一定的質(zhì)量，產(chǎn)生慣性力，而彈簧片又非常柔軟，因此當(dāng)而彈

14、簧片又非常柔軟，因此當(dāng)振動頻率遠(yuǎn)大于傳感器固有振動頻率遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率時，線圈在磁路系統(tǒng)的環(huán)形氣隙中相對永久磁鐵運動，頻率時，線圈在磁路系統(tǒng)的環(huán)形氣隙中相對永久磁鐵運動，以振動體的振動速度切割磁力線以振動體的振動速度切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過引線引線9 9接到測量電路。接到測量電路。 良導(dǎo)體阻尼器良導(dǎo)體阻尼器也在磁路系統(tǒng)氣隙中運動，感應(yīng)產(chǎn)生渦流，也在磁路系統(tǒng)氣隙中運動，感應(yīng)產(chǎn)生渦流，形成系統(tǒng)的阻尼力，起衰減固有振動和擴展頻率響應(yīng)范圍形成系統(tǒng)的阻尼力，起衰減固有振動和擴展頻率響應(yīng)范圍的作用。的作用。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器（二）磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感

15、器（二）磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器（變磁通式）（變磁通式）1 1、結(jié)構(gòu)組成：、結(jié)構(gòu)組成： 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2 2與轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸1 1固緊。轉(zhuǎn)子固緊。轉(zhuǎn)子2 2和定子和定子5 5都用工業(yè)純鐵制成，都用工業(yè)純鐵制成，它它們和永久磁鐵們和永久磁鐵3 3組成磁路系統(tǒng)組成磁路系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子2 2和定子和定子5 5的環(huán)形端面的環(huán)形端面上都均勻地銑了一些齒和槽，上都均勻地銑了一些齒和槽，兩者的齒、槽數(shù)對應(yīng)相等兩者的齒、槽數(shù)對應(yīng)相等。2 2、測量原理：、測量原理： 測量轉(zhuǎn)速時，傳感器的轉(zhuǎn)軸測量轉(zhuǎn)速時，傳感器的轉(zhuǎn)軸1 1與被測物轉(zhuǎn)軸相連接，因而與被測物轉(zhuǎn)軸相連接，因而帶動轉(zhuǎn)子帶動轉(zhuǎn)子2 2轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動。 當(dāng)轉(zhuǎn)子當(dāng)轉(zhuǎn)子2 2的齒

16、與定子的齒與定子5 5的齒相對時，氣隙最小，磁路系統(tǒng)的的齒相對時，氣隙最小，磁路系統(tǒng)的磁通最大。而齒與槽相對時，氣隙最大，磁通最小。磁通最大。而齒與槽相對時，氣隙最大，磁通最小。 因此當(dāng)定子因此當(dāng)定子5 5不動而轉(zhuǎn)子不動而轉(zhuǎn)子2 2轉(zhuǎn)動時，磁通就周期性地變化，轉(zhuǎn)動時，磁通就周期性地變化，從而在線圈從而在線圈4 4中感應(yīng)出近似正弦波的電壓信號，其中感應(yīng)出近似正弦波的電壓信號，其頻率與頻率與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器（三）磁電感應(yīng)式扭矩儀（三）磁電感應(yīng)式扭矩儀（變磁通式）（變磁通式）1 1、結(jié)構(gòu)組成：、結(jié)構(gòu)組成：

17、 轉(zhuǎn)子（包括線圈）固定在傳感器軸上，定子（永久磁鐵）轉(zhuǎn)子（包括線圈）固定在傳感器軸上，定子（永久磁鐵）固定在傳感器外殼上。轉(zhuǎn)子、定子上都有一一對應(yīng)的齒和固定在傳感器外殼上。轉(zhuǎn)子、定子上都有一一對應(yīng)的齒和槽。槽。 2 2、測量原理：、測量原理： 測量扭矩時，需用兩個傳感器，將它們的轉(zhuǎn)軸（包括線圈測量扭矩時，需用兩個傳感器，將它們的轉(zhuǎn)軸（包括線圈和轉(zhuǎn)子）分別固定在被測軸的兩端，它們的外殼固定不動。和轉(zhuǎn)子）分別固定在被測軸的兩端，它們的外殼固定不動。 安裝時，一個傳感器的定子齒與其轉(zhuǎn)子齒相對，另一個傳安裝時，一個傳感器的定子齒與其轉(zhuǎn)子齒相對，另一個傳感器的定子槽與其轉(zhuǎn)子齒相對。感器的定子槽與其轉(zhuǎn)子齒

18、相對。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器 當(dāng)被測軸無外加扭矩時，扭轉(zhuǎn)角為零，當(dāng)被測軸無外加扭矩時，扭轉(zhuǎn)角為零， 若轉(zhuǎn)軸以一定角若轉(zhuǎn)軸以一定角速度旋轉(zhuǎn)，則兩個傳感器輸出相位差為速度旋轉(zhuǎn)，則兩個傳感器輸出相位差為0 0或或180180的兩個的兩個近似正弦波感應(yīng)電動勢。近似正弦波感應(yīng)電動勢。 被測軸感受扭矩時，軸的兩端產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角被測軸感受扭矩時，軸的兩端產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角 ，因此兩個，因此兩個傳感器輸出的兩個感應(yīng)電動勢將因扭矩而有附加相位傳感器輸出的兩個感應(yīng)電動勢將因扭矩而有附加相位差差 。扭轉(zhuǎn)角與感應(yīng)電動勢相位差的關(guān)系為。扭轉(zhuǎn)角與感應(yīng)電動勢相位差的關(guān)系為 經(jīng)

19、測量電路，將相位差轉(zhuǎn)換成角度差，就可測出扭矩。經(jīng)測量電路，將相位差轉(zhuǎn)換成角度差，就可測出扭矩。 z00山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器第二節(jié)霍爾式傳感器第二節(jié)霍爾式傳感器l 定義：定義：霍爾式傳感器是基于霍爾式傳感器是基于霍爾效應(yīng)原理霍爾效應(yīng)原理而將被測量，如而將被測量，如電流、磁場、位移、壓力、壓差、轉(zhuǎn)速等轉(zhuǎn)換成電流、磁場、位移、壓力、壓差、轉(zhuǎn)速等轉(zhuǎn)換成電動勢輸電動勢輸出出的一種傳感器。的一種傳感器。l 特點：特點：不足：轉(zhuǎn)換率較低，溫度影響大，要求轉(zhuǎn)換精度較高不足：轉(zhuǎn)換率較低，溫度影響大，要求轉(zhuǎn)換精度較高時必須進行溫度補償；時必須進行溫度補償；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，堅固，頻率響應(yīng)

20、寬（從直優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，堅固，頻率響應(yīng)寬（從直流到微波），動態(tài)范圍（輸出電動勢的變化）大，無流到微波），動態(tài)范圍（輸出電動勢的變化）大，無觸點，使用壽命長，可靠性高，易于微型化和集成電觸點，使用壽命長，可靠性高，易于微型化和集成電路化。路化。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器一、工作原理與特性一、工作原理與特性（一）霍爾效應(yīng)（一）霍爾效應(yīng)定義：定義：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時，在金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。稱為霍爾效應(yīng)。 原理分析：原

21、理分析：N N型半導(dǎo)體薄片，磁感應(yīng)強度為型半導(dǎo)體薄片，磁感應(yīng)強度為B B的磁場方向垂直于薄的磁場方向垂直于薄片，在薄片左右兩端通以電流片，在薄片左右兩端通以電流I I；電子在磁場力電子在磁場力F FL L( (洛侖茲力洛侖茲力) )而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在前后端面間而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在前后端面間形成電場，電場力形成電場，電場力F FE E阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)；阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)；F FE E與與F FL L相等時，電子積累達到動態(tài)平衡。這時，在半導(dǎo)相等時，電子積累達到動態(tài)平衡。這時，在半導(dǎo)體前后兩端面之間建立電場，稱為霍爾電場體前后兩端面之間建立電場，稱為霍爾電場E EH H，相應(yīng)的，相應(yīng)的電動勢就稱為霍爾電動勢電

22、動勢就稱為霍爾電動勢U UH H。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器5 56 6山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器霍爾電動勢計算：霍爾電動勢計算： 若電子均速度若電子均速度v v按圖示方向運動，那么在按圖示方向運動，那么在B B的作用下所的作用下所受的力受的力F FL LevBevB，其中，其中e e為電子電荷量，為電子電荷量，e e1.6021.6021010- -1919C C。 電場電場E EH H作用于電子的力作用于電子的力F FH H-eE-eEH H，式中的負(fù)號表示力的，式中的負(fù)號表示力的方向與電場方向相反。方向與電場方向相反。 設(shè)薄片長、寬、厚分別為設(shè)薄片長、寬、厚

23、分別為l l、b b、d d，則，則F FH H-eU-eUH H/b/b。當(dāng)。當(dāng)電子積累達到動態(tài)平衡時電子積累達到動態(tài)平衡時F FL LF FH H0 0，即，即vBvBU UH H/b/b。 電流密度電流密度j=-nevj=-nev，n n為為N N型半導(dǎo)體中的電子濃度，即單型半導(dǎo)體中的電子濃度，即單位體積中的電子數(shù)，負(fù)號表示電子運動速度的方向與位體積中的電子數(shù)，負(fù)號表示電子運動速度的方向與電流方向相反。所以電流方向相反。所以I=jbd=-nevbdI=jbd=-nevbd，即，即v=-I/(nebdv=-I/(nebd) ) 。將將v v代入上述力平衡式，則得代入上述力平衡式，則得 山東

24、理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器cos/1IBkUdRkkneRRIBkdIBRnedIBUHHHHHHHHHH角時，則若磁場和薄片法線有電動勢的大小。制電流時的霍爾位磁感應(yīng)強度和單位控何尺寸有關(guān)，表示在單性質(zhì)和幾，它與載流材料的物理靈敏度系數(shù)，質(zhì)決定；），由載流材料物理性（霍爾系數(shù)，小結(jié)：小結(jié)：具有上述霍爾效應(yīng)的元件稱為霍爾元件。霍爾式傳具有上述霍爾效應(yīng)的元件稱為霍爾元件。霍爾式傳感器就是由霍爾元件所組成。感器就是由霍爾元件所組成。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器討論：討論： 金屬材料金屬材料中自由電子濃度中自由電子濃度n n很高，因此很高，因此R RH H很小，使輸出很小，使

25、輸出U UH H極極小，不宜作霍爾元件。小，不宜作霍爾元件。 如果是如果是P P型半導(dǎo)體，載流子是空穴，若空穴濃度為型半導(dǎo)體，載流子是空穴，若空穴濃度為p p，同理，同理可得可得U UH HIB/pedIB/ped。 因因R RH H（其中（其中為材料電阻率；為材料電阻率；為載流子遷移率，為載流子遷移率，=v/E=v/E，即單位電場強度作用下載流子的平均速度），一，即單位電場強度作用下載流子的平均速度），一般電子遷移率大于空穴遷移率，因此般電子遷移率大于空穴遷移率，因此霍爾元件多用霍爾元件多用N N型半型半導(dǎo)體材料導(dǎo)體材料。 霍爾元件越?。椿魻栐奖。磀 d越?。叫。?，k kH H就

26、越大，所以通?；魻栐驮酱螅酝ǔ；魻栐驾^薄。薄膜霍爾元件厚度只有件都較薄。薄膜霍爾元件厚度只有1m1m左右。左右。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器（二）霍爾元件（二）霍爾元件霍爾元件的外形如圖霍爾元件的外形如圖5-7a5-7a所示，它是由霍爾片、所示，它是由霍爾片、4 4根引線根引線和殼體組成，如圖和殼體組成，如圖5-7b5-7b所示。所示。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器霍爾片：霍爾片： 矩形半導(dǎo)體單晶薄片（一般為矩形半導(dǎo)體單晶薄片（一般為4 42 20.1mm0.1mm3 3）；）； 長度方向兩端面上焊有長度方向兩端面上焊有a a、b b兩根引線，稱為控制電流端

27、引兩根引線，稱為控制電流端引線，通常用線，通常用紅色導(dǎo)線紅色導(dǎo)線。其焊接處稱為。其焊接處稱為控制電流極控制電流極（或稱激（或稱激勵電極），要求焊接處接觸電阻很小，并呈純電阻，即歐勵電極），要求焊接處接觸電阻很小，并呈純電阻，即歐姆接觸（無姆接觸（無PNPN結(jié)特性）。結(jié)特性）。 在薄片的另兩側(cè)端面的中間以點的形式對稱地焊有在薄片的另兩側(cè)端面的中間以點的形式對稱地焊有c c、d d兩兩根霍爾輸出引線，通常用根霍爾輸出引線，通常用綠色導(dǎo)線綠色導(dǎo)線。其焊接處稱為。其焊接處稱為霍爾電霍爾電極極，要求歐姆接觸，且，要求歐姆接觸，且電極寬度與基片長度之比要小于電極寬度與基片長度之比要小于0.10.1，否則影

28、響輸出。，否則影響輸出。殼體殼體用非導(dǎo)磁金屬，陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。用非導(dǎo)磁金屬，陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器霍爾元件材料：霍爾元件材料：目前最常用的霍爾元件材料是鍺（目前最常用的霍爾元件材料是鍺（GeGe）、硅（）、硅（SiSi）、）、銻化銦（銻化銦（InSbInSb）、砷化銦（）、砷化銦（InAsInAs）和不同比例亞砷酸）和不同比例亞砷酸銦和磷酸銦組成的銦和磷酸銦組成的InIn（AsAsy yP P1-1-y y）型固熔體（其中）型固熔體（其中y y表示表示百分比）等半導(dǎo)體材料。百分比）等半導(dǎo)體材料。 各類材料的性能比較各類材料的性能比較。山東理工大學(xué)機械

29、學(xué)院第五章 磁電式傳感器（三）霍爾元件的電磁特性（三）霍爾元件的電磁特性1 1、U UH HI I特性特性l 圖圖5 58a8a，磁場、溫度一定，控制電流，磁場、溫度一定，控制電流I I與霍爾輸出電動勢與霍爾輸出電動勢U UH H成線性。成線性。l 直線斜率為控制電流靈敏度直線斜率為控制電流靈敏度kIkI。2 2、U UH HB B特性特性l 圖圖5 58b8b，控制電流恒定，開路霍爾輸出隨磁感應(yīng)強度增，控制電流恒定，開路霍爾輸出隨磁感應(yīng)強度增加并不完全成線性。加并不完全成線性。3 3、R RB B特性特性l 霍爾元件輸入電阻與磁場之間關(guān)系：內(nèi)阻隨磁場絕對值增霍爾元件輸入電阻與磁場之間關(guān)系：內(nèi)

30、阻隨磁場絕對值增加而增加，即磁阻效應(yīng)。加而增加，即磁阻效應(yīng)。l 磁阻效應(yīng)導(dǎo)致霍爾輸出降低，尤其是強磁場，需補償措施。磁阻效應(yīng)導(dǎo)致霍爾輸出降低，尤其是強磁場，需補償措施。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器二、霍爾元件的誤差及其補償二、霍爾元件的誤差及其補償（一）零位誤差及其補償（一）零位誤差及其補償1 1、不等位電動勢、不等位電動勢U Uo o及其補償及其補償 含義：含義：不等位電動勢是零位誤差中最主要的一種。當(dāng)霍爾不等位電動勢是零位誤差中最主要的一種。當(dāng)霍爾元件在額定控制電流元件在額定控制電流( (元件在空氣中溫升元件在空氣中溫升1010所對應(yīng)的電所對應(yīng)的電流流) )作用下，作用下，不加

31、外磁場時不加外磁場時，霍爾輸出端之間的空載電勢，霍爾輸出端之間的空載電勢，稱為不等位電動勢稱為不等位電動勢U U0 0。 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 由于制造工藝不可能保證將兩個霍爾電極對稱地焊在霍由于制造工藝不可能保證將兩個霍爾電極對稱地焊在霍爾片的兩側(cè)，致使兩電極點不能完全位于同一等位面上，爾片的兩側(cè)，致使兩電極點不能完全位于同一等位面上，如圖如圖5-8a5-8a所示。所示。 此外霍爾片電阻率不均勻或片厚薄不均勻或控制電流極此外霍爾片電阻率不均勻或片厚薄不均勻或控制電流極接觸不良都將使等位面歪斜（見圖接觸不良都將使等位面歪斜（見圖5-8b5-8b），致使兩霍爾電），致使兩霍爾電極不在同一等位面上

32、而產(chǎn)生不等位電動勢。極不在同一等位面上而產(chǎn)生不等位電動勢。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器 要求：要求：U U0 0lmVlmV； 補償方法：補償方法：A工藝措施；工藝措施；A補償電路：霍爾元件可等效為一個四臂電橋，如圖補償電路：霍爾元件可等效為一個四臂電橋，如圖5-5-9a9a所示，因此可在某一橋臂上并上一定電阻而將所示，因此可在某一橋臂上并上一定電阻而將U U0 0降到降到最小，甚至為零。圖最小，甚至為零。圖5-9b5-9b中給出了幾種常用的不等位中給出了幾種常用的不等位電動勢的補償電路，其中不對稱補償簡單，而對稱補電動勢的補償電路，其中不

33、對稱補償簡單，而對稱補償溫度穩(wěn)定性好。償溫度穩(wěn)定性好。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器（二）溫度誤差及其補償（二）溫度誤差及其補償 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：一般半導(dǎo)體材料的電阻率、遷移率和載流子濃一般半導(dǎo)體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度等都隨溫度而變化?；魻栐砂雽?dǎo)體材料制成，因此度等都隨溫度而變化?；魻栐砂雽?dǎo)體材料制成，因此它的性能參數(shù)如它的性能參數(shù)如輸入和輸出電阻輸入和輸出電阻、霍爾常數(shù)霍爾常數(shù)等也隨溫度而等也隨溫度而變化，致使霍爾電動勢變化，產(chǎn)生溫度誤差。變化，致使霍爾電動勢變化，產(chǎn)生溫度誤差。 補償方法：補償方法：1 1、采用恒流源

34、供電和輸入回路并聯(lián)電阻、采用恒流源供電和輸入回路并聯(lián)電阻n 溫度變化引起霍爾元件輸入電阻變化，在溫度變化引起霍爾元件輸入電阻變化，在穩(wěn)壓源供電穩(wěn)壓源供電時，使時，使控制控制電流變化電流變化，帶來誤差。為了減小這種誤差，最好采用恒流源提供，帶來誤差。為了減小這種誤差，最好采用恒流源提供控制電流?？刂齐娏?。n 元件的靈敏度系數(shù)元件的靈敏度系數(shù)k kH H也是溫度的函數(shù)也是溫度的函數(shù)，因此采用恒流源后仍有溫，因此采用恒流源后仍有溫度誤差。為了進一步提高度誤差。為了進一步提高U UH H的溫度穩(wěn)定性，對于具有的溫度穩(wěn)定性，對于具有正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)的霍爾元件，可在其輸入回路中的霍爾元件，可在其輸入回

35、路中并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻R R。n 并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻 R R的計算：的計算：山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器00000000000000000000)(1)(15)(1/4/3)(1,)(121iiiiHtHtHHiHtiHiHiHpHpiitHHtiHRRRRRRRttRttBIkBIkRttRRIItRRRIItRRRIIRIRIIIIttRRttkktRkt，一般溫度變化，有）為使霍爾電動勢不隨（。時，；時，）（，）（電阻溫度系數(shù)。靈敏度溫度系數(shù)，。輸入電阻，靈敏度系數(shù)）溫度（；，輸入電阻，靈敏度系數(shù)）溫度（山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳

36、感器2 2、合理選擇負(fù)載電阻、合理選擇負(fù)載電阻R RL L的阻值的阻值 霍爾元件的輸出電阻霍爾元件的輸出電阻R Ro o和霍爾電勢和霍爾電勢U UH H都是溫度的函數(shù)（設(shè)都是溫度的函數(shù)（設(shè)為正溫度系數(shù)），當(dāng)霍爾元件接有負(fù)載為正溫度系數(shù)），當(dāng)霍爾元件接有負(fù)載R RL L（如放大器的輸（如放大器的輸入電阻）時，在入電阻）時，在R RL L上的電壓為上的電壓為 R Ro0o0溫度為溫度為t t0 0時的霍爾元件輸出電阻。時的霍爾元件輸出電阻。 為使負(fù)載上的電壓不隨溫度而變化，應(yīng)使為使負(fù)載上的電壓不隨溫度而變化，應(yīng)使d dU UL L/d(/d(t t- -t t0 0)=0)=0，即得即得 山東理工

37、大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器3 3、采用恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻、采用恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻 當(dāng)霍爾元件采用穩(wěn)壓電源供電，且霍爾輸出開路狀態(tài)下當(dāng)霍爾元件采用穩(wěn)壓電源供電，且霍爾輸出開路狀態(tài)下工作時，可在輸入回路中串入適當(dāng)?shù)碾娮鑱硌a償溫度誤差。工作時，可在輸入回路中串入適當(dāng)?shù)碾娮鑱硌a償溫度誤差。4、采用溫度補償元件、采用溫度補償元件 這是一種常用的溫度誤差的補償方法，尤其適用于銻化銦這是一種常用的溫度誤差的補償方法，尤其適用于銻化銦材料的霍爾元件，圖材料的霍爾元件，圖5-115-11示出了幾種不同連接方式的例子。示出了幾種不同連接方式的例子。 熱敏電阻熱敏電阻R Rt t具有負(fù)溫度系數(shù)，電

38、阻絲具有正溫度系數(shù)。圖具有負(fù)溫度系數(shù)，電阻絲具有正溫度系數(shù)。圖a a、b b、c c中霍爾元件材料為銻化銦，其中霍爾元件材料為銻化銦，其霍爾輸出具有負(fù)溫霍爾輸出具有負(fù)溫度系數(shù)度系數(shù)。圖。圖d d為用為用R Rt t補償霍爾輸出具有正溫度系數(shù)的溫度補償霍爾輸出具有正溫度系數(shù)的溫度誤差。誤差。 使用時要求這些熱敏元件盡量靠近霍爾元件，使它們具有使用時要求這些熱敏元件盡量靠近霍爾元件，使它們具有相同的溫度變化。相同的溫度變化。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器三、應(yīng)用三、應(yīng)用（一）霍爾式位移傳感器（一）霍爾式位移傳感器 保持霍爾元件的控制電流恒定，而使霍

39、爾元件在一個保持霍爾元件的控制電流恒定，而使霍爾元件在一個均均勻梯度的磁場勻梯度的磁場中沿中沿x x方向移動如圖方向移動如圖5-135-13所示。則輸出的霍所示。則輸出的霍爾電勢為爾電勢為 k k位移傳感器的靈敏度。位移傳感器的靈敏度?；魻栯妱莸臉O性表示了元件位移的方向。磁場梯度越大，靈霍爾電勢的極性表示了元件位移的方向。磁場梯度越大，靈敏度越高；磁場梯度越均勻，輸出線性度就越好。為了得敏度越高；磁場梯度越均勻，輸出線性度就越好。為了得到均勻的磁場梯度，往往將磁鋼的磁極片設(shè)計成特殊形狀，到均勻的磁場梯度，往往將磁鋼的磁極片設(shè)計成特殊形狀，如圖如圖5-14b5-14b所示。這種位移傳感器可用來測

40、量所示。這種位移傳感器可用來測量0.5mm0.5mm的小的小位移，特別適用于微位移、機械振動等測量。位移，特別適用于微位移、機械振動等測量。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器圖圖5-13 5-13 霍爾式位移傳感器原理示意圖霍爾式位移傳感器原理示意圖 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器討論：討論：l 霍爾電勢的極性表示了元件位移的方向?；魻栯妱莸臉O性表示了元件位移的方向。l 磁場梯度越大，靈敏度越高；磁場梯度越均勻，輸出線性磁場梯度越大，靈敏度越高；磁場梯度越均勻，輸出線性度就越好。為了得到均勻的磁場梯度，往往將磁鋼的磁極度就越好。為了得到均勻的磁場梯度，往往將磁鋼的磁極片設(shè)計成

41、特殊形狀，如圖片設(shè)計成特殊形狀，如圖5-14b5-14b所示。所示。l 這種位移傳感器可用來測量這種位移傳感器可用來測量0.5mm0.5mm的小位移，特別適用的小位移，特別適用于微位移、機械振動等測量。于微位移、機械振動等測量。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器（二）霍爾式壓力傳感器（二）霍爾式壓力傳感器 霍爾式壓力傳感器如圖霍爾式壓力傳感器如圖5-14a5-14a所示。它首先由彈性元件所示。它首先由彈性元件（可以是波登管或膜盒）將被測壓力變換成位移，由于霍（可以是波登管或膜盒）將被測壓力變換成位移，由于霍爾元件固定在彈性元件的自由端上，因此彈性元件產(chǎn)生位爾元件固定在彈性元件的自由端上，

42、因此彈性元件產(chǎn)生位移時將帶動霍爾元件，使它在線性變化的磁場中移動，從移時將帶動霍爾元件，使它在線性變化的磁場中移動，從而輸出霍爾電勢。而輸出霍爾電勢。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 磁柵式傳感器磁柵式傳感器l 組成：組成：磁柵和磁頭；磁柵和磁頭；l 基本工作原理：基本工作原理：A磁柵上錄有等間距的磁信號，它是利用磁帶錄音的原磁柵上錄有等間距的磁信號，它是利用磁帶錄音的原理將理將等節(jié)距的周期變化的電信號等節(jié)距的周期變化的電信號( (正弦波或矩形波正弦波或矩形波) )用用錄磁的方法錄磁的方法記錄在磁性尺子或圓盤上而制成的。記錄在磁性尺子或圓盤上而制成的。A裝有磁柵傳感器的儀

43、器或裝置工作時，磁頭相對于磁裝有磁柵傳感器的儀器或裝置工作時，磁頭相對于磁柵有一定的相對位置或位移，在這個過程中，柵有一定的相對位置或位移，在這個過程中，磁頭把磁頭把磁柵上的磁信號讀出來磁柵上的磁信號讀出來，這樣就把被測位置或位移轉(zhuǎn)，這樣就把被測位置或位移轉(zhuǎn)換成電信號。換成電信號。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器一、磁柵一、磁柵（一）結(jié)構(gòu)（一）結(jié)構(gòu) 磁柵基體磁柵基體1 1是用是用不導(dǎo)磁材料不導(dǎo)磁材料做成的，上面鍍一層均勻的磁做成的，上面鍍一層均勻的磁性薄膜性薄膜2 2，經(jīng)過錄磁，其磁信號排列情況如圖中所示。目，經(jīng)過錄磁，其磁信號排列情況如圖中所示。目前長磁柵常用的磁信號節(jié)距一般為前長

44、磁柵常用的磁信號節(jié)距一般為0.05mm0.05mm和和0.02mm0.02mm兩種，兩種，圓磁柵的角節(jié)距一般為幾角分至幾十角分。圓磁柵的角節(jié)距一般為幾角分至幾十角分。 磁柵基體磁柵基體1 1要有良好的加工性能和電鍍性能，其線膨脹系要有良好的加工性能和電鍍性能，其線膨脹系數(shù)應(yīng)與被測件接近數(shù)應(yīng)與被測件接近, , 基體也常用鋼制作基體也常用鋼制作，然后用鍍銅的方，然后用鍍銅的方法解決隔磁問題，銅層厚度約為法解決隔磁問題，銅層厚度約為0.150.150.20mm0.20mm。 磁性薄膜磁性薄膜2 2的剩余磁感應(yīng)強度的剩余磁感應(yīng)強度B Br r要大、矯頑力要大、矯頑力H Hc c要高、性要高、性能穩(wěn)定、

45、電鍍均勻。目前常用的磁性薄膜材料為能穩(wěn)定、電鍍均勻。目前常用的磁性薄膜材料為鎳鈷磷合鎳鈷磷合金，金，薄膜厚度在薄膜厚度在0.100.100.20mm0.20mm左右。左右。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器（二）類型（二）類型 磁柵分為長磁柵和圓磁柵兩大類，前者用于測量直線位磁柵分為長磁柵和圓磁柵兩大類，前者用于測量直線位移，后者用于測量角位移。移，后者用于測量角位移。1、長磁柵、長磁柵 尺型：尺型： 在一根不導(dǎo)磁材料（例如銅或玻璃）制成的尺基上鍍一層在一根不導(dǎo)磁材料（例如銅或玻璃）制成的尺基上鍍一層Ni-Co-PNi-Co-P或或Ni-CoNi-

46、Co磁性薄膜，然后錄制而成。磁性薄膜，然后錄制而成。 磁頭一般用磁頭一般用片簧機構(gòu)片簧機構(gòu)固定在磁頭架上，工作中磁頭架沿磁固定在磁頭架上，工作中磁頭架沿磁尺的基準(zhǔn)面運動，尺的基準(zhǔn)面運動，磁頭不與磁尺接觸磁頭不與磁尺接觸。 尺型磁柵主要用于尺型磁柵主要用于精度要求較高的場合精度要求較高的場合。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器帶型：帶型： 用于量程較大或安裝面不好安排的場合；用于量程較大或安裝面不好安排的場合； 磁尺磁尺1 1是在一條寬約是在一條寬約20mm20mm、厚約、厚約0.2mm0.2mm的銅帶上鍍一層磁性的銅帶上鍍一層磁性薄膜，然后錄制而

47、成的。薄膜，然后錄制而成的。 2 2為軟墊（常用泡沫塑料），為軟墊（常用泡沫塑料），3 3為防塵與屏蔽罩，為防塵與屏蔽罩，4 4為上壓為上壓板，板，5 5為拉緊塊。為拉緊塊。 帶狀磁尺的錄磁與工作均在張緊狀態(tài)下進行。帶狀磁尺的錄磁與工作均在張緊狀態(tài)下進行。 磁頭在接觸狀態(tài)下讀取信號，能在振動環(huán)境下正常工作。磁頭在接觸狀態(tài)下讀取信號，能在振動環(huán)境下正常工作。山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器同軸型：同軸型： 在在2mm2mm的青銅棒上電鍍一層磁性薄膜，然后錄制而成。的青銅棒上電鍍一層磁性薄膜，然后錄制而成。 磁頭套在磁棒上工作，如圖磁頭套在磁棒上工作，如圖5-16c5-16c所示，兩者之間

48、具有微所示，兩者之間具有微小的間隙。由于磁棒的工作區(qū)被磁頭圍住，對周圍的磁場小的間隙。由于磁棒的工作區(qū)被磁頭圍住，對周圍的磁場起了很好的屏蔽作用，增強了它的抗干擾能力。起了很好的屏蔽作用，增強了它的抗干擾能力。 這種磁柵傳感器結(jié)構(gòu)特別小巧，可用于結(jié)構(gòu)緊湊的場合或這種磁柵傳感器結(jié)構(gòu)特別小巧，可用于結(jié)構(gòu)緊湊的場合或小型測量裝置中。小型測量裝置中。2 2、圓磁柵、圓磁柵 圓磁柵傳感器如圖圓磁柵傳感器如圖5-175-17所示。磁盤所示。磁盤1 1的圓柱面上的磁信號的圓柱面上的磁信號由磁頭由磁頭3 3讀取，磁頭與磁盤之間應(yīng)有微小的間隙以避免磨讀取，磁頭與磁盤之間應(yīng)有微小的間隙以避免磨損。罩損。罩2 2起

49、屏蔽作用。起屏蔽作用。 山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器山東理工大學(xué)機械學(xué)院第五章 磁電式傳感器二、磁頭二、磁頭（一）動態(tài)磁頭（一）動態(tài)磁頭l 動態(tài)磁頭為非調(diào)制式磁頭，又稱動態(tài)磁頭為非調(diào)制式磁頭，又稱速度響應(yīng)式磁頭速度響應(yīng)式磁頭，它只有，它只有一組線圈。一組線圈。l 圖圖5-18a5-18a所示為動態(tài)磁頭的實例，其所示為動態(tài)磁頭的實例，其鐵心鐵心由每片厚度為由每片厚度為0.2mm0.2mm的鐵鎳合金（含的鐵鎳合金（含Ni80Ni80）片疊成需要的厚度）片疊成需要的厚度, , 前端前端放入放入0.01mm0.01mm厚度的銅片，后端磨光靠緊。線徑厚度的銅片，后端磨光靠緊。線徑d d0.0

50、5mm0.05mm，匝數(shù)匝數(shù)N N= 2= 2l000l0002 2l200l200，電感量約為，電感量約為L L=4.5mH=4.5mH。l 當(dāng)磁頭與磁柵之間以一定的速度相對移動時，由于電磁感當(dāng)磁頭與磁柵之間以一定的速度相對移動時，由于電磁感應(yīng)將在磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)磁頭與磁柵之間的應(yīng)將在磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)磁頭與磁柵之間的相對運動速度不同時相對運動速度不同時, ,輸出感應(yīng)電動勢的大小也不同輸出感應(yīng)電動勢的大小也不同, , 靜靜止時，就沒有信號輸出。因此它止時，就沒有信號輸出。因此它不適合用于長度測量不適合用于長度測量。l 用此類磁頭讀取信號的示意圖如圖用此類磁頭讀取信號的示意圖如圖5-18b5-18b所示。讀出信號所示。讀出信號為正弦信號，在為正