傳感檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用-第9章課件

傳感檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用9/16/2023第二篇 典型傳感器的原理及其應(yīng)用技術(shù)第9章 磁電式傳感器及應(yīng)用磁電式傳感器是通過磁電作用將被測(cè)量（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。磁電感應(yīng)式傳感器主要是利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，該類傳感器只適用于動(dòng)特測(cè)量，可直接測(cè)量振動(dòng)物體的速度或旋轉(zhuǎn)體的角速度。磁柵式傳感器則是利用磁頭和磁柵相對(duì)移動(dòng)，從而在磁頭上感應(yīng)出電信號(hào)。9/16/20232磁敏式傳感器是利用固體中的磁電轉(zhuǎn)換效應(yīng)為基礎(chǔ)，使載流半導(dǎo)體在磁場(chǎng)中有磁電效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電勢(shì)。主要有霍爾傳感器、磁阻傳感器、磁敏

二極管和磁敏三極管等。霍爾元件及霍爾傳感器是磁電傳感器中生產(chǎn)量最大的一種，有著廣泛的應(yīng)用，本章重點(diǎn)介紹霍爾傳感器及其應(yīng)用。9.1

霍爾效應(yīng)及霍爾元件一、霍爾效應(yīng)9/16/20233霍爾電勢(shì)VH為VH=kHICBsinθ式中kH－霍爾元件靈敏度；IC

－控制電流(A)；B－磁感應(yīng)強(qiáng)度(T);θ－受磁面與磁場(chǎng)夾角。二、霍爾元件材料及特性目前主要有銻化銦(InSb)、砷化鎵(GaAs)。兩種材料的霍爾元件特性如圖9－4所示，都具有良好的線性。10/1/20234InSb材料霍爾元件特性GaAs材料霍爾元件特性10/1/20235三、霍爾元件主要技術(shù)參數(shù)輸入電阻RIN和輸出電阻ROUT額定控制電流IC不等位電勢(shì)V0和不等位電阻R0靈敏度kH霍爾電壓溫度系數(shù)α電阻溫度系數(shù)β靈敏度溫度系數(shù)γ線性度四、溫度及不等位電勢(shì)補(bǔ)償溫度補(bǔ)償10/1/20236并聯(lián)電阻溫度補(bǔ)償R=βRIN/α式中α－霍爾電壓溫度系數(shù)；

β－電阻溫度系數(shù)；RIN－霍爾元件輸入電阻。2.不等位電勢(shì)V0的補(bǔ)償10/1/20237五、霍爾元件基本應(yīng)用電路1.基本應(yīng)用電路10/1/202382.恒壓工作電路3.恒流工作電路10/1/202394.霍爾元件放大電路10/1/20231010/1/2023119.2

霍爾傳感器霍爾傳感器是將霍爾元件、放大電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源等集成于一個(gè)芯片上構(gòu)成的傳感器。分為線性霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器。一、線性霍爾傳感器10/1/202312二、開關(guān)型霍爾傳感器10/1/202313三、霍爾電流傳感器和霍爾功率傳感器9.3

霍爾元件及霍爾傳感器的應(yīng)用一、霍爾傳感器測(cè)電流軟磁材料圓環(huán)，截面積為4×4mm2，圓環(huán)中心直徑為40mm，圓環(huán)上有一開口，可以放入U(xiǎn)GN3501T,10/1/202314圓環(huán)上繞有11匝線圈，并通過檢測(cè)電流。根據(jù)磁路理論可以計(jì)算出電流為50A時(shí)，可以產(chǎn)生0.3T磁場(chǎng)強(qiáng)度。由于UGN3501M的靈敏度為1.4mV/mT，則0～50A電流，其輸出電壓范圍為0～420mV。由UGN3501M、ICL7106、LCD組成的數(shù)顯電流表如圖所示。ICL7106是三位半A/D轉(zhuǎn)換器，并帶有LCD/LED驅(qū)動(dòng)器。10/1/20231510/1/202316二、霍爾轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置10/1/202317三、霍爾開關(guān)電子點(diǎn)火器四、霍爾元件直流無刷電機(jī)換相控制10/1/202318五、其它應(yīng)用10/1/202319思考題什么是霍爾效應(yīng)？霍爾元件為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償和不等位電勢(shì)補(bǔ)償？如圖所示，相同的兩塊永久磁鐵，同極性相對(duì)安裝，試說明測(cè)量位移的原理。要進(jìn)行兩個(gè)電壓U1、U2乘法運(yùn)算，若采用霍爾元件作為運(yùn)算器，試畫出測(cè)量原理圖，說明其原理。10/1/20232010/1/20232110/1/20232210/1/20232310/1/20232410/1/20232510/1/20232610/1/20232710/1/20232810/1/20232910/1/20233010/1/2023