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西安理工大学机制系 第四章、传感器测量原理 4.8 磁敏元件传感器 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。 1 霍尔元件 霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。 4.8 磁敏元件传感器 4.8 磁敏元件传感器 测转角： 4.8 磁敏元件传感器 电流传感器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4.8 磁敏元件传感器 铁磁材料裂纹检测 N S 4.8 磁敏元件传感器 叶片和齿轮位置传感器 应用 4.8 磁敏元件传感器 案例：汽车速度测量: 4.8 磁敏元件传感器 2 磁电阻元件 ? - - + + l w x 4.8 磁敏元件传感器 磁阻效应（Magnetoresistance Effects）是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。其基本原理也是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的。 在达到稳态时，某—速度的载流子所受到的电磁力与洛伦兹力相等，载流子在两端聚集产生霍尔电场，比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。这种偏转导致载流子的漂移路径增加。或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而使电阻增加。这种现象称为磁阻效应。 特点 电阻的增量与磁场的平方成正比； 与磁场的正负无关； 温度系数影响大； 磁感应的范围比霍尔元件大。 应用 磁头；接近开关和无触点开关。 4.8 磁敏元件传感器 案例：转速测量 4.8 磁敏元件传感器 4.9 气敏电阻传感器 气体与人类日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。 如生活环境中一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还有易燃、易爆气体、酒精等的探测。 烟雾报警器 酒精传感器 二氧化碳传感器 4.9 气敏电阻传感器 气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。 4.9 气敏电阻传感器 4.9 气敏电阻传感器 ???????????????????????????? ???????????????????????????? ???????????????????????????????? 4.9 气敏电阻传感器 实验室中的传感器 4.9 气敏电阻传感器 燃气报警器 烟雾报警器 ???????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 酒精传感器 4.9 气敏电阻传感器 4.10 超声波检测传感器 1)声波及其分类 (1)次声波，振动频率低于l6Hz的机械波。 (2)声波:振动频率在16Hz―20KHz之间的机械波。 (3)超声波:高于20KHz的机械波。 2）超声波的物理性质 超声波与声波比，振动频率高，波长短，具有束射特性，方向性强，可以定向传播，其能量远远大于振幅相同的声波，并具有很高的穿透能力。 超声波传感器原理 超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波。 接收原理是当超声波作用在磁致材料上时，使磁滞材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。 4.10 超声波检测传感器 超声波传感器对 4.10 超声波检测传感器 超声波传感器应用 超声波探伤/测距/测物 4.10 超声波检测传感器 案例：输油管检测检测机器人 4.10 超声波检测传感器 倒车雷达 4.10 超声波检测传感器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????