4.1电量型—电压输出型案例.pptVIP

电量型-电压输出型传感器 传统传感器原理 及应用 传统传感器 磁电式振动测量系统 直流电动机 热电偶工作原理演示 支撑臂 励磁线圈 振动块 测量线圈 非晶带 基座 非晶带加速度传感器 应用案例①：非晶带加速度传感器 超磁致伸缩薄膜（λ0） 超磁致伸缩薄膜（λ0） 基片 薄膜式超磁致伸缩执行器原理图 应用案例②：磁致伸缩执行器 应用示例： 霍尔式传感器 压力 图4.14 霍尔式压力传感器 UH UI I 霍尔片 弹簧管 磁钢 测量原理 霍尔式传感器(Hall Sensor)是基于霍尔效应原理而将被测量，如电流、磁场、位移、压力、压差、转速等转换成电动势输出的一种传感器。 (1) 霍尔效应 霍尔式传感器 霍尔效应：半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，当有电流I流过时，只要电流方向不与磁场方向重合，则在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH，这种现象称为霍尔效应。相应的电势称为霍尔电势UH。 霍尔电势产生的实质： 运动电荷受到磁场中洛伦兹力的作用，是洛伦兹力和电场力综合作用的结果。 FL FE - - - - + + + + - 霍尔式传感器 测量原理 (1) 霍尔效应 霍尔式传感器 测量原理 (1) 霍尔效应 结构：霍尔元件的结构如图所示，由具有霍尔效应的半导体薄片、电极引线及壳体组成。 a b c d B i i i UH 图4.16 霍尔元件 用来制造霍尔元件的半导体片，几何形状对输出的霍尔电势也有一定的影响。 0.996 0.984 0.967 0.923 0.841 0.675 0.370 f(l/b) 4.0 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 l/b 霍尔式传感器 测量原理 (2) 霍尔元件 不等位电势及其补偿 不等位电势：当磁感应强度为零时，元件通以额定激励电流时，霍尔电极间的空载电势称为不等位电势，或者叫零位电势。 霍尔式传感器 测量原理 (3) 不等位电势和温度误差的补偿 不等位电势及其补偿 产生原因： 由于制造工艺不可能保证将两个霍尔输出电极对称地焊在霍尔片的两侧，致使两电极点不能完全位于同一等位面上。 其次，材料不均匀或者工艺不良等原因对不等位电势也有一定影响。 此外，因控制电极接触不良造成控制电流不均匀分布也造成不等位电势输出。 补偿方法：电桥补偿方法。 霍尔式传感器 测量原理 (3) 不等位电势和温度误差的补偿 温度误差及其补偿 霍尔电势、输入电阻、输出电阻也都是温度的函数，从而在使用中产生温度误差。 霍尔式传感器 测量原理 (3) 不等位电势和温度误差的补偿 补偿方法： 采用温度系数小的元件； 根据精度要求进行温度误差补偿——电桥补偿法 霍尔传感器是以霍尔元件为核心构成的一种磁敏传感器，它是基于测量霍尔电势UH=(RH/d)IBsina进行工作的。参数—电流I、磁场B、角度a中两个保持不变，只要被测量能够引起另一个参数变化就能使霍尔电势发生变化，通过测量霍尔电势的大小即可测得被测量大小。 I不变，VH正比于B：测量交、直流磁感应强度、磁场强度等，及可以转化为磁感应强度B的物理量，如位移、角度、转速和加速度等。 B不变，VH正比于I：测量交、直流电流、电压等参数，及可以转换为电流变化的物理量。 测可以转换为乘法的物理量（如功率）。 霍尔式传感器 应用特性 霍尔传感器测量位移及其应用 应用案例(1)：霍尔式微压力传感器 (a) 工作过程 (b) 输出特性 图4.19 霍尔式微压力传感器工作原理 软铁分流翼片 开关型霍尔元件 霍尔转速测量原理 应用案例(2)：霍尔式角度传感器 ω ω 图4.20 霍尔式角度传感器 霍尔元件 应用案例(3)：霍尔式点火信号发生器 1-触发叶轮；2-霍尔集成块；3-信号触发开关；4-永久磁铁；5-导磁板；6-导线 图4.21 霍尔式点火信号发生器的组成和原理 (a) (b) (c) 应用示例：热处理温控系统 热电偶传感器 热电偶 温控仪 热处理炉子 温度曲线 图4.22 热处理温控系统 测量原理 热电偶传感器(Thermocouple)是热电式传感器的一种，其变换是基于金属的热电效应，将温度变化转换为电势变化的传感器。 (1) 热电效应 热电偶传感器 热电效应：将两种不同性质的导体A、B组成闭合回路，如果两结点的温度T和T0不同，则在回路中有电势产生，形成一定大小的电流，这一现象称为热电效应或塞贝尔效应。相应的电势称为热电势，产生的电流称为热电流。 (1) 热电效应 热电效应产生的热电势由两部分组成：接触电势（珀尔帖电势）和温差电势（汤姆逊电势）。 接触电势：当两种不同金属接触时，在接触处形成的电势，称为接触电势。 热电偶传感器 测量原理 (1) 热电效应 温差电