第六章电势型传感器课件.ppt

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1、2023/4/3,沈阳铁路机械学校,1,第六章 电势型传感器,热电偶压电传感器磁电传感器霍尔传感器,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,2,热电偶,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,3,热电偶工作原理,热电效应：两种不同类型的金属导体两端，分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等（TT0）有温差时，回路里会产生热电势，形成电流,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,4,热电偶工作原理,两种导体的接触电势：不同金属自由电子密度不同，当两种金属接触在一起时，在结点处会发生电子扩散，电子从浓度高的向浓度低的金属扩散。浓度高的失去电子显正电，浓度低的得到电子显负电。当扩散达到动态平衡时，得到一个稳

2、定的接触电势。,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,5,热电偶工作原理,单一导体的温差电势：对一单一金属，如果两边温度不同，两端也会产生电势。高温端失去电子带正电，低温端得到电子带负电 中间导体定律：当引入第三导体C时，只要C导体两端温度相同，回路总电动势不变 标准电极定律：导体C分别与热电偶两个热电极A、B组成热电偶AC和BC，当保持三个热电偶的两端温度相同时，则热电偶AB的热电势等于另外两个热电偶AC和BC的电势之差，,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,6,热电偶种类,普通热电偶 薄膜热电偶 铠装热电偶,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,7,热电偶的应用,温度测量,2023/4/3,沈

3、阳铁路机械学校,8,热电偶的应用,炉温自动记录仪,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,9,压电传感器,压电陶瓷,石英晶体,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,10,压电效应,当某些晶体在一定方向上受到外力作用时，在某两个对应的晶面上，会产生符号相反的电荷，当外力取消后，电荷也消失。作用力改变方向（相反）时，两个对应晶面上电荷符号改变，该现象称正压电效应,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,11,逆压电效应,某些晶体在一定方向上受到电场（加电压）作用时，在一定的晶轴方向上将产生机械变形，外加电场消失，变形也随之消失,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,12,简介,Z轴是晶体的对称轴，该轴方向没有

4、压电效应；X轴称电轴，电荷都积累在此轴晶面上，垂直于X轴晶面的压电效应最显著；Y轴称机械轴，逆压电效应时，沿此轴方向的机械变形最显著,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,13,压电元件的等效电路,压电元件可以等效成一个电荷源和一个电容并联的等效电路,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,14,压电传感器的应用,压电式力传感器,1-上盖 2-石英晶片 3-电极4-引出插头 5-绝缘材料 6-底座,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,15,压电式加速度传感器,结构1-壳体 2-弹簧 3-质量块4-压电晶片 5-引出电极 6-基座 原理,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,16,燃气压电点火器,202

5、3/4/3,沈阳铁路机械学校,17,压电式玻璃破碎报警器,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,18,压电换能,电子血压计,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,19,压电薄膜元件,洗衣机不平衡电器检测,汽车监控,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,20,磁电传感器,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,21,工作原理,当导体在稳恒均匀磁场中，沿垂直磁场方向运动时，导体内产生的感应电势为 当一个N匝相对静止的导体回路处于随时间变化的磁场中时，导体回路产生感应电动势e，e的大小与穿过线圈的磁通变化率有关,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,22,基本结构,变磁通式又称磁阻式，线圈、磁铁静止不动，转动物

6、体引起磁阻、磁通变化，该类传感器常用于角速度的测量。1-永久磁铁 2-软铁 3-感应线圈 4-铁齿轮 磁阻式,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,23,基本结构,恒磁通式又称动圈式 磁路系统恒定，磁场运动部件可以是线圈也可以是磁铁,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,24,磁电式传感器的应用,振动测量,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,25,霍尔传感器,霍尔效应 在一块通电的半导体薄片上，加上和薄片表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，如图中的VH，这种现象就是霍尔效应,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,26,霍尔元件,霍尔元件结构简单，从一个矩形薄片状的半导体基片上的两个相互垂直方向的侧面上，各引出一对电极,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,27,测量电路,在磁场与控制电流的作用下，负载上就有电压输出。在实际使用时，I或B或两者同时作为信号输人，而输出信号则正比于I或B或两者乘积,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,28,霍尔传感器应用,测量磁场微位移测量,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,29,霍尔传感器应用,霍尔转速表,霍尔式压力传感器,2023/4/3,沈阳铁路机械学校,30,霍尔液位传感器,霍尔器件装在容器外面，永久磁体支在浮子上，随着液位变化，作用到霍尔器件上的磁场的磁感应强度改变，从而可测得液位。,