磁电式传感器13机械1刘立锋22概念题2当线圈在垂直于磁场.PPT

第七章磁电式传感器 13机械1刘立锋22 概念题2 当线圈在垂直于磁场方向作直线运动或旋转运动时，若以线圈相对磁场运动的速度v或角速度ω表示，则所产生的感应电动势e为 式中 l——每匝线圈的平均长度； B——线圈所在磁场的磁感应强度； S——每匝线圈的平均截面积 。 在传感器中当结构参数确定后，B、l、N、S均为定值，感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度(v或ω)成正比，所以这类传感器的基本形式是速度传感器，能直接测量线速度或角速度。如果在其测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁电感应式传感器只适用于动态测量。 4. 6. 霍尔元件工作原理 霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。 　　所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应 利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为: 　　UH=RHIB/d （1） RH=1/nq（金属） （2） -式中 RH――霍尔系数；n――单位体积内载流子或自由电子的个数；q――电子电量；I――通过的电流；B――垂直于I的磁感应强度；d――导体的厚度。对于半导体和铁磁金属，霍尔系数表达式和式（2）不同，此处从略。 由于通电导线周围存在磁场，其大小和导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不和被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。 若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。 利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。 如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。 8霍尔接近开关工作原理 工作原理 电感式接近开关是一种利用涡流感知物体的传感器，它由高频振荡电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。 振荡器是由绕在磁芯上的线圈而构成的LC振荡电路。振荡器通过传感器的感应面，在其前方产生一个高频交变的电磁场，当外界的金属物体接近这一磁场，并达到感应区时，在金属物体内产生涡流效应，从而导致LC振荡电路振荡减弱或停止振荡，这一振荡变化，被后置电路放大处理并转换为一个具有确定开关输出信号，从而达到非接触式检测目标之目的。 10霍尔式无触点开关的工作原理 当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化 设计题1 A可以最大限度地把永久磁铁的磁力线集中穿过霍尔元件，以达到最佳的测量效果。 B因为永久磁铁被放置在霍尔元件与齿轮之间，齿轮转动的时候，它的轮齿对磁力线的影响不能被霍尔元件检测到 C虽然这种传感器的安装方案也能检测到齿轮对磁力线的影响，但是方案没有A好。 D永久磁铁离霍尔元件的距离太远，不能起到检测的作用。 2 A可以最大限度地把永久磁铁的磁力集中穿过霍尔元件以达到最佳的测量效果。 B可以最大限度地把永久磁铁的磁力集中穿过霍尔元件以达到最佳的测量效果。 C霍尔元件靠近磁轮圆心的地方，这里的磁力线由于距离和相抵消的原因强度最低，对测量的效果最差。 4 * * * * *