第8章磁電式傳感器

1、第七章磁電式傳感器磁電式傳感器n磁電式傳感器通過磁電作用將被測量轉(zhuǎn)換在電信號n一般分為兩種：n磁電感應(yīng)式n霍爾式磁電感應(yīng)式傳感器n磁電感應(yīng)式傳感器又稱磁電式傳感器, 是利用電磁感應(yīng)原理將被測量（如振動、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。它不需要輔助電源就能把被測對象的機械量轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號, 是有源傳感器。由于它輸出功率大且性能穩(wěn)定, 具有一定的工作帶寬（101000 Hz）, 所以得到普遍應(yīng)用。 磁電感應(yīng)式傳感器工作原理n根據(jù)電磁感應(yīng)定律, 當w匝線圈在恒定磁場內(nèi)運動時, 設(shè)穿過線圈的磁通為, 則線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢E與磁通變化率d/dt有如下關(guān)系: E=-w(d/dt)磁電感應(yīng)式傳

2、感器的測量電路n磁電式傳感器直接輸出感應(yīng)電勢, 且傳感器通常具有較高的靈敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁電式傳感器是速度傳感器, 若要獲取被測位移或加速度信號, 則需要配用積分或微分電路。 5霍爾式傳感器n霍爾效應(yīng)：置于磁場中的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體），當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生電動勢（霍爾電勢），原因是電荷受到洛倫茲力的作用。fLfEvEHdIbBn定向運動的電子除受到洛侖茲力外，還受到霍爾電場的作用，當fl=fE時，達到平衡，此時BVeFLbUeeEFHHEbUeevBHbvBUHnebdIvnevbdIIBkdIBRnedIBUHHHneRH1dRkHH霍爾系數(shù)，材料

3、確定后為常數(shù)靈敏度系數(shù)對于導(dǎo)體，霍爾系數(shù)一般較小，故霍耳元件一般用半導(dǎo)體制作，且愈?。ū。?，靈敏度愈高 霍爾元件基本結(jié)構(gòu)10霍爾元件基本特性n額定激勵電流和最大允許激勵電流n當霍爾元件自身溫升10度時所流過的激勵電流n以元件最大溫升為限制所對應(yīng)的激勵電流n輸入電阻和輸出電阻n激勵電極間的電阻n電壓源內(nèi)阻n不等位電勢和不等位電阻n當霍爾元件的激勵電流為I時，若元件所處位置磁感應(yīng)強度為零，此時測得的空載霍爾電勢。n不等位電勢就是激勵電流經(jīng)不等位電阻所產(chǎn)生的電壓。n寄生直流電勢n霍爾電勢溫度系數(shù)UHIHRiRo霍爾元件的誤差及其補償n零點誤差：n不等位電勢：電極引出時偏斜，半導(dǎo)體的電阻特性（等勢面傾

4、斜）造成。激勵電極接觸不良。 n寄生直流電勢：由于霍耳元件是半導(dǎo)體，外接金屬導(dǎo)線時，易引起PN節(jié)效應(yīng)，當電流為交流電時，整個霍耳元件形成整流效應(yīng)，PN節(jié)壓降構(gòu)成寄生直流電勢，帶來輸出誤差。 n補償方法n制作工藝上保證電極對稱、歐姆接觸n電路補償UHacbdn誤差原因：溫度變化時，KH,Ri（輸入電阻）變化 n補償辦法n對溫度引起的I進行補償。采用恒流源供電。但只能減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵電流的變化的影響。n對KHI乘積項同時進行補償。采用恒流源與輸入回路并聯(lián)電阻 。初始狀態(tài)：KH0,Ri0, 溫度變化后： 要使 即霍爾元件的溫度補償IBKUHHUHUPIIPIHRPPiPHRRIRI00)(1 00ttkkHHt)(1 00ttR