传感检测技术及其应用第9章.ppt

2023/5/30,传感检测技术及其应用第二篇 典型传感器的原理及其应用技术,2023/5/30,2,第9章 磁电式传感器及应用,磁电式传感器是通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。,磁电感应式传感器主要是利用导体和磁场相对运动产生感应电势，该类传感器只适用于动特测量，可直接测量振动物体的速度或旋转体的角速度。磁栅式传感器则是利用磁头和磁栅相对移动，从而在磁头上感应出电信号。,2023/5/30,3,磁敏式传感器是利用固体中的磁电转换效应为基础，使载流半导体在磁场中有磁电效应（霍尔效应）而输出电势。主要有霍尔传感器、磁阻传感器、磁敏二极管和磁敏三极管等。霍尔元件及霍尔传感器是磁电传感器中生产量最大的一种，有着广泛的应用，本章重点介绍霍尔传感器及其应用。,9.1 霍尔效应及霍尔元件,一、霍尔效应,2023/5/30,4,霍尔电势VH为 VH=kHICBsin式中kH霍尔元件灵敏度；IC 控制电流(A)；B 磁感应强度(T);受磁面与磁场夹角。,二、霍尔元件材料及特性 目前主要有锑化铟(InSb)、砷化镓(GaAs)。两种材料的霍尔元件特性如图94所示，都具有良好的线性。,2023/5/30,5,1.InSb材料霍尔元件特性,2.GaAs材料霍尔元件特性,2023/5/30,6,三、霍尔元件主要技术参数,1.输入电阻RIN和输出电阻ROUT2.额定控制电流IC3.不等位电势V0和不等位电阻R04.灵敏度kH5.霍尔电压温度系数6.电阻温度系数7.灵敏度温度系数8.线性度,四、温度及不等位电势补偿,1.温度补偿,2023/5/30,7,式中霍尔电压温度系数；电阻温度系数；RIN霍尔元件输入电阻。,并联电阻温度补偿R=RIN/,2.不等位电势V0的补偿,2023/5/30,8,五、霍尔元件基本应用电路,1.基本应用电路,2023/5/30,9,2.恒压工作电路,3.恒流工作电路,2023/5/30,10,4.霍尔元件放大电路,2023/5/30,11,2023/5/30,12,9.2 霍尔传感器,霍尔传感器是将霍尔元件、放大电路、温度补偿电路及稳压电源等集成于一个芯片上构成的传感器。分为线性霍尔传感器和开关型霍尔传感器。,一、线性霍尔传感器,2023/5/30,13,二、开关型霍尔传感器,2023/5/30,14,三、霍尔电流传感器和霍尔功率传感器,9.3 霍尔元件及霍尔传感器的应用,一、霍尔传感器测电流,软磁材料圆环，截面积为44mm2，圆环中心直径为40mm，圆环上有一开口，可以放入UGN3501T,2023/5/30,15,圆环上绕有11匝线圈，并通过检测电流。根据磁路理论可以计算出电流为50A时，可以产生0.3T磁场强度。由于UGN3501M的灵敏度为1.4mV/mT，则050A电流，其输出电压范围为0420mV。由UGN3501M、ICL7106、LCD组成的数显电流表如图所示。,ICL7106是三位半A/D转换器，并带有LCD/LED驱动器。,2023/5/30,16,2023/5/30,17,二、霍尔转速测量装置,2023/5/30,18,三、霍尔开关电子点火器,四、霍尔元件直流无刷电机换相控制,2023/5/30,19,五、其它应用,2023/5/30,20,思考题,1.什么是霍尔效应？,2.霍尔元件为什么要进行温度补偿和不等位电势补偿？,3.如图所示，相同的两块永久磁铁，同极性相对安装，试说明测量位移的原理。,4.要进行两个电压U1、U2乘法运算，若采用霍尔元件作为运算器，试画出测量原理图，说明其原理。,2023/5/30,21,2023/5/30,22,2023/5/30,23,2023/5/30,24,2023/5/30,25,2023/5/30,26,2023/5/30,27,2023/5/30,28,2023/5/30,29,2023/5/30,30,2023/5/30,31,2023/5/30,32,2023/5/30,33,2023/5/30,34,2023/5/30,35,2023/5/30,36,2023/5/30,37,2023/5/30,38,