压电式传感器和霍尔式传感器.pptVIP

3)差分放大电路霍尔元件的输出电压一般较小，需要用放大电路放大其输出电压。为了获得较好的放大效果，需采用差分放大电路。第30页，共62页，星期日，2025年，2月5日4)仪用放大电路使用一个运算放大器时，霍尔元件的输出电阻可能会大于运算放大器的输入电阻，从而产生误差，采用下图所示的电路，则不存在这个问题。第31页，共62页，星期日，2025年，2月5日不等位电势是霍尔元件在加控制电流而不加外磁场时，而出现的霍尔电势称为零位误差。在分析不等位电势时，可将霍尔元件等效为一个电桥，如右图所示。控制电极A、B和霍尔电极C、D可看作电桥的电阻连接点。它们之间分布电阻R1、R2、R3、R4构成四个桥臂，控制电压可视为电桥的工作电压。6)不等位电势的补偿第32页，共62页，星期日，2025年，2月5日理想情况下，不等位电势UM=0，对应于电桥的平衡状态，此时R1＝R2＝R3＝R4。如果霍尔元件的UM≠0，则电桥就处于不平衡状态，此时R1、R2、R3、R4的阻值有差异，UM就是电桥的不平衡输出电压。只要能使电桥达到平衡的方法都可作为不等位电势的补偿方法。第33页，共62页，星期日，2025年，2月5日基本补偿电路霍尔元件的不等位电势补偿电路有多种形式，下图为两种常见电路，其中RW是调节电阻。基本补偿电路没有考虑温度变化的影响。当温度发生变化，需要重新进行平衡调节。第34页，共62页，星期日，2025年，2月5日7应用实例霍尔元件具有结构简单、工艺成熟、体积小和频带宽等特点，因此得到广泛的应用。保持霍尔元件的控制电流恒定不变，就可测量磁感应强度B，以及位移、角度等可直接转换为B的物理量，进一步还可以测量先转换成位移或角度，然后间接转换为B的物理量，如振动、压力、速度、加速度、转速等。此外，任何非电量只要能转化为位移的变化，均可利用霍尔式位移传感器的原理变换成霍尔电动势，从而实现这样的非电量的测量。霍尔电势是关于I、B、?三个变量的函数，即UH=KHIBcos?。利用这个关系可以使其中两个量不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量，其余两个量都作为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。第35页，共62页，星期日，2025年，2月5日1)霍尔式压力传感器第36页，共62页，星期日，2025年，2月5日霍尔式压力传感器由两部分组成：一部分是弹性敏感元件的波登管用以感受压力P，并将P转换为弹性元件的位移量x，即x＝KPP，其中系数KP为常数。另一部分是霍尔元件和磁系统，磁系统形成一个均匀梯度磁场，如右图所示，在其工作范围内，B＝KBx，其中斜率KB为常数；霍尔元件固定在弹性元件上，因此霍尔元件在均匀梯度磁场中的位移也是x。这样，霍尔电势UH与被测压力P之间的关系就可表示为UH＝KHIB＝KHIKBKPP＝KP式中KHIKBKP＝K—霍尔式压力传感器的输出灵敏度。第37页，共62页，星期日，2025年，2月5日2)将被测量转换为I与B的乘积右图为霍尔式单相交流功率计的基本电路。设输入电压BiRuicUHZL经过降压电阻R得到霍尔元件的控制电流负载ZL上的电流流过铁心线圈，产生垂直于霍尔平面的交变磁感应强度B，且B正比于i，即第38页，共62页，星期日，2025年，2月5日霍尔输出电势uH＝KHiCB将前两式代入上式可得式中K=KHK1K2—常系数若求uH的平均值，则上式中cos（2ωt＋φ）为零，因此通过测出平均霍尔电势，即可求出负载ZL上的有功功率。第39页，共62页，星期日，2025年，2月5日将图中的电阻改用电容C代替，则使iC产生90o相移，同理可得可见利用霍尔元件也可测量单相负载上的无功功率。若使用三个串联的霍尔元件和适当的电路，则可测量三相负载上的有功功率和无功功率。第40页，共62页，星期日，2025年，2月5日3)霍尔特斯拉计（高斯计）第41页，共62页，星期日，2025年，2月5日高斯计：接受所测物体的电磁波频率，然后转换成参数量显示出来。主要用来测试高电压环境电磁波特斯拉计：主要是检测磁体单位面积磁通量的多少，也就是检测磁感应强度。第42页，共62页，星期日，2025年，2月5日霍尔高斯计（特斯拉计）的使用霍尔元件磁铁第43页，共62页，星期日，2025年，2月5日4)霍尔传感器用于测量磁场强度霍尔元件测量铁心气隙的B值第44页，共62页，星期日，2025年，2月5日第1页，共62页，星期日，2025年，2月5日