磁电传感器 ①磁电式传移器介绍 磁电式传感器刊用电磁感应效应，霍尔效应，或磁阻效应等电磁现象， 把技测物理量的变化转变为感应电动势的变化，实现速度，位移等参数测量。按电 磁转换机理的不同，磁电式传感器可分为磁电感应式传感器，需尔式传感器，和磁 阻效应传感器等，广泛用于建筑，工业等领域中振动，速度，如速度，转速，转角， 磁场参数等的测量。 ②各种磁电式传感器的原理与应用 2.1磁电城应式传感题 (1)磁电感应式传感#的特点 磁电感应式传感器简称感应式传感器。也称电动式传感图。它把被测 物理量的变化转变为感应电动势，是一种机一电能量变换型传感器，不需要外部供电 电源，电路简单，性能稳定，输出阳抗小，又具有一定的频率响应范围（一般为0 1000),适用于振动，转速，扭矩等测量。其中惯性式传感器不需要静止的基座作 为参考基准，它直接安装在服动体上进行测量，因而在地面振动测量及机载振动监 程系统中获得了广泛的应用。但这种传感器的尺寸和重量都较大。 动圈式磁电传惩器工作原理 动圈式磁电传感器工作原理 线速度型 角速度型 (2)磁电感应式传感#的工作原理，分类与应用
磁电传感器 ① 磁电式传感器介绍 磁电式传感器利用电磁感应效应，霍尔效应，或磁阻效应等电磁现象， 把被测物理量的变化转变为感应电动势的变化，实现速度，位移等参数测量。按电 磁转换机理的不同，磁电式传感器可分为磁电感应式传感器，霍尔式传感器，和磁 阻效应传感器等，广泛用于建筑，工业等领域中振动，速度，加速度，转速，转角， 磁场参数等的测量。 ② 各种磁电式传感器的原理与应用 2.1 磁电感应式传感器 (1) 磁电感应式传感器的特点 磁电感应式传感器简称感应式传感器，也称电动式传感器。它把被测 物理量的变化转变为感应电动势，是一种机-电能量变换型传感器，不需要外部供电 电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围(一般为 10～ 1000Hz)，适用于振动、转速、扭矩等测量。其中惯性式传感器不需要静止的基座作 为参考基准，它直接安装在振动体上进行测量，因而在地面振动测量及机载振动监 视系统中获得了广泛的应用。但这种传感器的尺寸和重量都较大。 (2) 磁电感应式传感器的工作原理，分类与应用
动铁式磁电感应传感器 1~金展骨笑2摩簧3线幅4水久显铁5光棒 工作原理：根据电磁感应定 律，N匝线圈在磁场中运动切刺磁力线，线圈内产生感应电动劳。：的大小与穿过 线园的磁通中变化率有美。按工作原理不同，砸电感应式传感器可分为恒定磁通式 和变磁通式，即动圈式传感器和磁阻式传感器 恒定磁通式磁电感应式传感器按运动部件的不同可分为动圈式和动铁 式。动圈式磁电传感墨的中线国是运动部件，基本形式是速度传感器，能直接测量 线速度或角速度，如果在其测量电路中接入积分电路或微分电路。那么还可以用来 测量位移或加速：动铁式磁电感应式传感器的运动部作是铁艺，可用于各种振动和 加速度的测量。 变磁通式磁电感应传感器中，线图和磁铁都静止不动，转动物体引起 磁阻、磁通变化，常用来测量旋转物体的角速度。如功面所示，线圈3和磁铁5静 止不动，测量齿轮1（导磁材料制成）每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次， 线圈3产生的感应电动势的变化颜率等于测量齿轮】上齿轮的齿数和转速的乘积。 变磁通式传感器对环境条件要求不高。能在-150一+90℃的温度下工作，不影响测 量精度，也陵在油、水雾、灰尘等条件下工作，但它的工作频率下限较高，约为0， 上限可达100x
工作原理：根据电磁感应定 律，N 匝线圈在磁场中运动切割磁力线，线圈内产生感应电动势 e。e 的大小与穿过 线圈的磁通 Φ 变化率有关。按工作原理不同，磁电感应式传感器可分为恒定磁通式 和变磁通式，即动圈式传感器和磁阻式传感器。 恒定磁通式磁电感应式传感器按运动部件的不同可分为动圈式和动铁 式。动圈式磁电传感器的中线圈是运动部件，基本形式是速度传感器，能直接测量 线速度或角速度，如果在其测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来 测量位移或加速；动铁式磁电感应式传感器的运动部件是铁芯，可用于各种振动和 加速度的测量。 变磁通式磁电感应传感器中，线圈和磁铁都静止不动， 转动物体引起 磁阻、磁通变化，常用来测量旋转物体的角速度。如动画所示，线圈 3 和磁铁 5 静 止不动，测量齿轮 1（导磁材料制成）每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次， 线圈 3 产生的感应电动势的变化频率等于测量齿轮 1 上齿轮的齿数和转速的乘积。 变磁通式传感器对环境条件要求不高，能在-150～＋90℃的温度下工作，不影响测 量精度，也能在油、水雾、灰尘等条件下工作。但它的工作频率下限较高，约为 50Hz， 上限可达 100Hz
变磁通蓝应式 惠度角速度传德器 示波器 1一登世轮2软铁3图4外壳 5永蓝铁6镇料平一插花 2.2霍尔式传感器 (1)霍尔传感晷的特点 霍尔传感器也是一种磁电式传感器。它是利用霍尔元件基于霍尔效园 原理而将按测量转换成电动势输出的一种传感器。由于霍尔元件在静止状态下，具 有感受磁场的独特能力，并且具有结构简单，体积小、噪声小、顿率范国宽《从直 流到微波)，动态范围大《输出电势变化范围可达1000：1)，寿命长等特点，因此 获得了广泛应用。 (2)量尔传感爆原理 金属或率导体障片置于磁场中，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。 富尔效应原用 霍尔电势可月下式表示： Ug-Ra'a =kB 霍尔效座原理图 霍尔传感器利用霍尔效应实现对物理量的检测，按被检测对象的性质 可将它们的应用分为直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁 场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信
2.2 霍尔式传感器 (1) 霍尔传感器的特点 霍尔传感器也是一种磁电式传感器。它是利用霍尔元件基于霍尔效应 原理而将被测量转换成电动势输出的一种传感器。由于霍尔元件在静止状态下，具 有感受磁场的独特能力，并且具有结构简单、体积小、噪声小、频率范围宽（从直 流到微波）、动态范围大（输出电势变化范围可达 1000:1）、寿命长等特点，因此 获得了广泛应用。 (2) 霍尔传感器原理 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。 霍尔效应原理 霍尔电势可用下式表示: 霍尔传感器利用霍尔效应实现对物理量的检测，按被检测对象的性质 可将它们的应用分为直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁 场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信
息的载体，通过它，将许多半电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置， 位移、速度、加速度、角度，角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的到间等 转变成电量来进行检测和控制。 (3)霍尔传感器的应用 维持I,g不变，则非可(B),这方面的应用有测量磁场强度的高 斯计、测量转速的留尔转速表、磁性产品计数器、霍尔式角编码器以及基于微小位 移测量原理的霍尔式加速度计、微压力计等： 推持1，B不变，则E形f(》,这方面的应用有角位移测量仪等。 推持g不变，则EHf(IB),即传感器的输出团与I、B的乘积成正 比，这方面的应用有模教乘法器，需尔式功率计等。 霍尔位移传感器 ()霍尔传感器的选用注意事项 1,磁场测量。如果要求被测继场精度较高，如优于土0.5%。那么通 常选用砷化？霍尔元件，其灵敏度高，约为5一10m/100加1.温度误差可忽略不计， 且材料性能好，可以做的体积较小。在被测磁场精度较低，体积要求不高。如精度 低于士Q.5%时，最好选用硅和储置尔元件， 2,电流测量，大部分霾尔元件可以用于电流测量，要求精度较高时，选 用确化嫁霍尔元件，精度不高时，可选用种化像、硅、错等霍尔元件， 3.转速和脉冲测量。测量转速和脉冲时，通常是选用集成霍尔开关和 梯化铟霍尔元件。如在录像机和摄像机中采用了绿国霍尔元件替代电机的电刷。提 高了使用寿命。 4,信号的运算和测量。通常利用霍尔电势与控制电流，被测磁场成正
息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、 位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等， 转变成电量来进行检测和控制。 (3) 霍尔传感器的应用 维持 I、q 不变，则 EH=f（B），这方面的应用有测量磁场强度的高 斯计、测量转速的霍尔转速表、磁性产品计数器、霍尔式角编码器以及基于微小位 移测量原理的霍尔式加速度计、微压力计等; 维持 I、B 不变，则 EH=f（q），这方面的应用有角位移测量仪等。 维持 q 不变，则 EH=f（IB），即传感器的输出 EH 与 I、B 的乘积成正 比，这方面的应用有模拟乘法器、霍尔式功率计等。 (4) 霍尔传感器的选用注意事项 1．磁场测量。如果要求被测磁场精度较高，如优于±0.5％，那么通 常选用砷化镓霍尔元件，其灵敏度高，约为 5—10mv/100mT.温度误差可 忽略不计， 且材料性能好，可以做的体积较小。在被测磁场精度较低，体积要求不高。如精度 低于±0.5％时，最好选用硅和锗雹尔元件。 2．电流测量。大部分霍尔元件可以用于电流测量，要求精度较高时．选 用砷化镓霍尔元件，精度不高时，可选用砷化镓、硅、锗等霍尔元件。 3．转速和脉冲测量。测量转速和脉冲时，通常是选用集成霍尔开关和 锑化铟霍尔元件。如在录像机和摄像机中采用了锑铟霍尔元件替代电机的电刷，提 高了使用寿命。 4．信号的运算和测量。通常利用霍尔电势与控制电流、被测磁场成正
比，并与被测磁场月霍尔元件表面的夹角成正弦关系的特性，刺造函数发生器。利 用霍尔元件输出与控制电流和被测磁场乘积成正比的特性，制造功率表、电度表等。 5,拉力和压力测量。选用霍尔件成的传感器较其它材料制成的库感 墨灵敏度和线性度更住。 2.3磁队效应传感器 磁阻元件类拟霍尔元件。但它的工作原理是利用半导体材料的磁阻效 应（或称高斯效应），磁阻效应与霍尔效应的区别在于感应电动劳相对于电流的方向， 霍尔电势是垂直于电流方向的横向电压，而磁阳效应则是沿电流方向的电阳变化， 福元件 上图是一种测量位移的磁阻效应传感器。将磁阻元件置于磁场中，当 它相对于磁场发生位移时，元件内阻1、2发生变化，如果将它们接于电桥，测其 输出电压比例于电阻的变化： 磁阻效应与材料性质及几何形状有关，一般迁移率大的材料，磁效 应愈显著：元件的长、宽比愈小，磁阻效应愈大 磁阻元件可用于位移，力、加速度、磁场等参数的测量。 团产品图片 磁电式振动速度传感 磁电感应式转速传感 磁电转速传感器
比，并与被测磁场同霍尔元件表面的夹角成正弦关系的特性，制造函数发生器。利 用霍尔元件输出与控制电流和被测磁场乘积成正比的特性。制造功率表、电度表等。 5．拉力和压力测量。选用霍尔件制成的传感器较其它材料制成的阵感 器灵敏度和线性度更佳。 2.3 磁阻效应传感器 磁阻元件类似霍尔元件，但它的工作原理是利用半导体材料的磁阻效 应(或称高斯效应)。磁阻效应与霍尔效应的区别在于感应电动势相对于电流的方向， 霍尔电势是垂直于电流方向的横向电压，而磁阻效应则是沿电流方向的电阻变化。 上图是一种测量位移的磁阻效应传感器。将磁阻元件置于磁场中，当 它相对于磁场发生位移时，元件内阻 R1、R2 发生变化，如果将它们接于电桥，则其 输出电压比例于电阻的变化。 磁阻效应与材料性质及几何形状有关，一般迁移率大的材料，磁阻效 应愈显著；元件的长、宽比愈小，磁阻效应愈大。 磁阻元件可用于位移、力、加速度、磁场等参数的测量。 ③ 产品图片 磁电式振动速度传感 磁电感应式转速传感 磁电转速传感器
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