传感器原理磁传感器pptx

  

  第四章磁传感器依据电磁感应规律,在切开磁通的电路里,产生与磁通和改动速率成正比的感应电动势。因而最简略的把磁转换成电的磁传感器便是线圈,跟着科学技术的开展,现代的磁传感器已向固体化开展,它是使用磁场效果使物质的电功能产生显着的改动的各种物理效应制成的,从而使磁场强度转换为电信号。磁传感器的品种较多,制造的传感器的资料有半导体、磁性体、超导体等不一样的资料制造的磁传感器其作业原理和特性也不相同。本章依据最近磁传感器的开展,要点介绍根据霍尔效应的霍尔磁敏传感器。一、霍耳磁敏传感器(一)霍耳效应通电的导体或半导体,在笔直于电流和磁场的方向大将产生电动势的现象。+I+++++++++++------Blwd霍耳效应原理图UH----w-fL-+--+++fEBIUHdL(二)霍耳磁敏传感器作业原理设霍耳片的长度为l,宽度为w,厚度为d。又设电子以均匀的速度v运动,则在笔直方向施加的磁感应强度B的效果下,它遭到洛仑兹力q—电子电量(10-19C)v—电于运动速度一起,效果于电子的电场力当到达动态平衡时霍耳电势UH与I、B的乘积成正比,而与d成反比。所以可改写成:电流密度j=nqvn—N型半导体中的电子浓度N型半导体P型半导体—霍耳系数,由载流资料物理性质决议。ρ—资料电阻率p—P型半导体中的空穴浓度μ—载流子迁移率,μ=v/E,即单位电场强度效果下载流子的平均速度。.金属资料,电子μ很高但ρ很小,绝缘资料,ρ很高但μ很小。因而霍尔系数很小,使输出霍尔电势很小,,霍耳片悉数选用半导体资料制造成。,,霍尔电势的巨细正比于操控电流和磁感应强度,因而霍尔元件可用于丈量磁场(电流稳定)和检测电流(磁场稳定)。设KH=RH/dKH—霍耳器材的乘积灵敏度。它与载流资料的物理性质和几许尺度有关,表明在单位磁感应强度和单位操控电流时霍耳电势的巨细。若磁感应强度B的方向与霍耳器材的平面法线夹角为θ时,霍耳电势应为:UH=KHIBUH=KHIBcosθ留意:当操控电流的方向或磁场方向产生改动时,输出霍耳电势的方向也改动。但当磁场与电流一起改动方向时,霍耳电势并不改动方向。霍耳器材片a)实践结构(mm);(b)简化结构;(c)等效电路外观尺度:;有用尺度:(三)霍耳磁敏传感器(霍耳器材)dsl(b)(a)w电流极霍耳电极R4ABCDR1R2R3R4(c)霍耳输出端的端子C、D相应地称为霍耳端或输出端。若霍耳端子间衔接负载,称为霍耳负载电阻或霍耳负载。电流电极间的电阻,称为输入电阻,或许操控内阻。霍耳端子间的电阻,称为输出电阻或霍耳侧内部电阻。器材电流(操控电流或输入电流):流入到器材内的电流。电流端子A、B相应地称为器材电流端、操控电流端或输入电流端。DDD关于霍耳器材符号,称号及类型,国内外尚无一致规则,为叙说便利起见,暂规则下列称号的符号。操控电流I;霍耳电势UH;操控电压U;输出电阻R2;输入电阻R1;霍耳负载电阻R3;霍耳电流IH。图中操控电流I由电源E供应,R为调理电阻,确保器材内所需操控电流I。霍耳输出端接负载R3,R3但是一般电阻或放大器的输入电阻、或表头内阻等。磁场B笔直经过霍耳器材,在磁场与操控电流效果下,由负载上取得电压。UHR3UBIEIH霍耳器材的根本电路R实践使用时,器材输入信号可所以I或B,或许IB,而输出能够正比于I或B,或许正比于其乘积IB。上两式是霍耳器材中的根本公式。即:输入电流或输入电压和霍耳输出电势彻底呈线性关系。假如输入电流或电压中任一项固守时,磁感应强度和输出电势之间也彻底呈线性关系。相同,若给出操控电压U,因为U=R1I,可得操控电压和霍耳电势的关系式设霍耳片厚度d均匀,电流I和霍耳电场的方向别离平行于长、短鸿沟,则操控电流I和霍耳电势UH的关系式

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