磁电、磁敏式传感器.ppt

6.1磁电感应式传感器（电动式）
6.2霍尔式传感器
6.3磁敏元件理解磁电式传感器的磁电转换原理及结构特征；
了解霍尔式传感器的磁电转换原理；
理解霍尔效应，掌握实际使用方法。
了解磁敏元件的原理及结构特征。

磁电作用主要分为电磁感应和霍尔效应两种情况，磁（电）敏式传感器可以分为磁电感应式传感器和霍尔式传感器两种。
此外还有一些半导体磁电传感器，如磁敏电阻器，磁敏晶体管，以及以这些元器件为磁--电转换器的各种半导体磁敏功能器件。磁电
作用磁电感应式传感器：利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。
有源传感器：不需要辅助电源，就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号。
特点：输出功率大，性能稳定，具有一定的工作带宽（10～1000Hz）。磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的。由法拉第电磁感应定律可知，N匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中所产生的感应电动势E(V)的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率，即

1、恒磁通式 式中：
B0——工作气隙磁感应强度；
L——每匝线圈平均长度；
N——线圈在工作气隙磁场中的匝数；
v——相对运动速度。这类传感器的线圈和磁铁都是静止不动的。
利用磁性材料制成齿轮，在运动中它不断地改
变磁路的磁阻，因而改变了贯穿线圈的磁通量，
因此在线圈中感应出电动势。开磁路变磁通式转速
传感器如图所示，传
感器由永久磁铁、感
应线圈、软铁组成。
齿轮安装在被测转轴
上，与转轴一起旋转。当齿轮旋转时，由齿轮的凹凸引起磁阻变化，而使
磁通发生变化，因而在线圈3中感应出交变电势，其频
率等于齿轮的齿数和转速的乘积，即已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。若测得输出电动势的交变频率为24(Hz)，求：被测轴的转速n(r/min)为多少?
解：图为闭磁路变磁通式，
它由装在转轴上的内
齿轮和外齿轮、永久
磁铁和感应线圈组成，
内外齿轮齿数相同。当转
轴连接到被测转轴上时，外齿轮不动，内齿轮随被测轴而转动，内、外齿轮的相对转动使气隙磁阻产生周期性变化，从而引起磁路中磁通的变化，使线圈内产生周期性变化的感生电动势。显然，感应电势的频率与被测转速成正比。转速传感器的输出电势取决于线圈中磁场变
化速度，因而它是与被测速度成一定比例的，当
转速太低时，输出电势很小，以致无法测量。所
以这种传感器有一个下限工作频率，一般为50Hz
左右，闭磁路转速传感器下限频率可低到30Hz左
右，上限工作频率可达100Hz。若将输出电势信号
转化为脉冲信号，则可方便的求解出转速的大小。当测量电路接入磁电传感器电路时，Rf为测量电路输入电阻，R为线圈等效电阻，则磁电传感器的输出电流和电压为磁电式传感器产生非线性误差的主要原因：电流磁场效应。这种影响分为两种情况：2、当线圈的运动速度与图示方向相反时,感生电势E、线圈感应电流反向，所产生的附加磁场方向与工作磁场同向，从而增大了传感器的灵敏度。
其结果是线圈运动速度方向不同时,传感器的灵敏度具有不同的数值。传感器本身灵敏度越高,线圈中电流越大，这种非线性越严重。为补偿上述附加磁场干扰,可在传感器中加入补偿线圈，如图所示。补偿线圈通以经放大K倍的电流,适当选择补偿线圈参数,可使其产生的交变磁通与传感线圈本身所产生的交变磁通互相抵消,从而达到补偿的目的。3、磁电传感器的温度误差信号输出经测量电路转换可获得位移和加速度
直接输出电动势，测量速度信号；
接入积分电路可测量位移信号；
接入微分电路可测量加速度信号。位移速度经积分电路可测量位移速度经微分电路可测量加速度五、磁电感应式传感器的应用输出不从零开始，从Va开始:
1.V＞Va必需克服静摩擦力,才能相对运动；
2.V>Vc惯性太大超过范围当转轴不受扭矩时，两线圈输出信号相同，相位差为零。当被测轴感受扭矩时，轴的两端产生扭转角，因此两个传感器输出的两个感应电动势将因扭矩而有附加相位差。扭转角与感应电动势相位差的关系为

式中：z为传感器定子、转子的齿数。1、磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量（）。
A．位移B．速度
C．加速度D．光强3、磁电式传感器是利用导体和磁场发生而在导体两端输出感应电动势的原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。
1879年美国物理学家霍尔（E.H.Hall）首先在金属材料中发现了霍尔效应,但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。随着半导体技术的发展,开始用半导体材料制成霍尔元件,由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。
优点：灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高（可达1MHz）