改善磁电式传感器信号质量的实验研究
磁电式转速传感器测转速实验
磁电式转速传感器测转速实验本文主要介绍磁电式转速传感器的工作原理及其在转速测量中的应用。
通过实验验证它的测速精度，并探究其各种测速原理。
一、磁电式转速传感器的工作原理磁电式转速传感器是一种测量转速的传感器，它利用磁电效应实现测量。
磁电效应是指物质受到磁场作用后，会产生电压或电流变化的现象。
磁电式转速传感器利用磁场作用于旋转铁芯时，感应出的磁场信号，然后将这个信号转化成电信号，从而测量转速。
磁电式传感器主要是由磁场发生装置和信号处理电路组成。
其中磁场发生装置中通常包括磁铁和磁性材料，而信号处理电路包括放大电路、滤波电路和信号采集电路等。
磁电式传感器通过磁场感应出的电压信号，可以测量旋转体的转速。
磁电式转速传感器是一种广泛应用于测量转速的传感器。
它通常被用于汽车、摩托车、机床、船舶、电机、风力发电等领域中的转速测量。
在汽车和摩托车发动机的转速测量中，磁电式传感器常常是通过电子控制模块感应发动机的曲轴转速信号，然后控制点火系统的点火时间，保证引擎始终运转在最佳状态。
在机械系统中，磁电式传感器被广泛应用于螺纹切削加工机床、数控机床、切削机床、磨削机床等精密加工设备的转速测量中。
磁电式传感器由于其测量精度高、探测范围广、安装简单等优点，可广泛应用于各种机械系统的转速测量中。
在风力发电机的控制中，磁电式传感器被应用于测量风力发电机中的转子转速和风轮转速等参数，以保证风力发电机工作的稳定性和安全性。
1、实验目的2、实验器材磁电式转速传感器、旋转体、气缸等。
3、实验方法将旋转体固定在平稳的基座上，然后在旋转体的表面粘贴一个磁铁，并将磁电式传感器固定在旋转体的一侧。
然后将旋转体旋转起来，使磁铁经过磁电式传感器，记录下磁电式传感器测量到的电信号。
通过多次测试，得出磁电式传感器感应的信号的方波峰值时间周期，并计算出转速。
最后，通过计算得出磁电式传感器的测速精度。
4、实验结果通过实验得出磁电式转速传感器的测速精度达到了0.1%。
磁电式传感器实训报告
一、实验目的1. 了解磁电式传感器的工作原理和结构特点；2. 掌握磁电式传感器的安装、调试和应用方法；3. 学会使用磁电式传感器进行测量和信号处理；4. 提高实际操作能力和工程应用能力。
二、实验原理磁电式传感器是一种能将非电量的变化转换为感应电动势的传感器，它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。
磁电式传感器主要由永久磁钢、感应线圈、电路等部分组成。
当被测物体运动时，磁钢与线圈产生相对运动，线圈中的磁通量发生变化，从而在线圈中产生感应电动势。
三、实验器材1. 磁电式传感器：型号为LM393；2. Arduino Uno控制板；3. USB数据线；4. 振动平台；5. 示波器；6. 直流稳压电源；7. 电桥；8. 霍尔传感器；9. 差动放大器；10. 电压表；11. 测微头。
四、实验步骤1. 磁电式传感器安装：将磁电式传感器安装在振动平台上，确保传感器与振动平台固定牢固。
2. 传感器调试：调整传感器与振动平台的相对位置，使传感器能够正常工作。
3. 磁电式传感器信号采集：使用Arduino Uno控制板采集磁电式传感器的信号。
4. 信号处理：将采集到的信号通过示波器进行观察和分析，分析信号的波形和频率。
5. 霍尔传感器安装：将霍尔传感器安装在振动平台旁的支架上，确保传感器与振动平台固定牢固。
6. 霍尔传感器信号采集：使用Arduino Uno控制板采集霍尔传感器的信号。
7. 信号处理：将采集到的信号通过示波器进行观察和分析，分析信号的波形和频率。
8. 比较两种传感器特性：比较磁电式传感器和霍尔传感器的信号波形和频率，分析两种传感器的优缺点。
9. 实验结果分析：根据实验结果，分析磁电式传感器的测量精度、响应速度和抗干扰能力。
五、实验结果与分析1. 磁电式传感器信号波形和频率：通过示波器观察，磁电式传感器信号波形稳定，频率与振动频率一致。
2. 霍尔传感器信号波形和频率：通过示波器观察，霍尔传感器信号波形稳定，频率与振动频率一致。
传感器电路的噪声及其抗干扰技术研究
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
定义：热噪声是由于电路中电子的热运动而产生的随机噪声 产生原因：温度变化导致电子随机运动，从而在电路中产生电压和电流的波动 特点：与频率无关，与温度成正比，无法完全消除 影响：降低电路的信噪比，限制电路的灵敏度和性能
平衡高性能与低成本的挑战：在保证 传感器电路高性能的同时，降低其制 造成本，以实现高性能与低成本的平 衡
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
低成本传感器电路的制造技术研究： 降低传感器电路的制造成本，以促 进其在更多领域的应用
未来研究方向与挑战：继续深入研 究高性能与低成本平衡的挑战，探 索新的解决方案和技术路径
模型描述：闪烁噪声模型通常采用泊松分 布或指数分布来描述，其统计特性可以通 过测量多个样本的噪声数据进行拟合得到。
抗干扰技术：为了减小闪烁噪声对传感 器电路的影响，可以采用多种抗干扰技 术，如滤波技术、放大器设计、屏蔽技 术等。
爆米花噪声的定义
爆米花噪声的来源
爆米花噪声的特性
爆米花噪声模型的 建立
定义：散粒噪声也 称为散弹噪声，是 由电子随机热运动 引起的噪声。
产生原因：散粒噪声是 由于电子在半导体中热 运动而产生的，其大小 与温度和频率有关。
特点：散粒噪声是一 种白噪声，其功率谱 密度与频率无关，是 一种随机噪声。
影响：散粒噪声对传 感器电路的信号传输 和放大都会产生影响 ，需要采取抗干扰措 施来减小其影响。
案例三：工业自动化传感器电 路抗干扰性能评估
PART SEVEN
新材料在传感器电路中的应用 新工艺在传感器电路中的研究 新材料与新工艺对传感器电路性能的影响 新材料与新工艺在抗干扰技术中的应用前景
磁电式传感器测量转速原理
磁电式传感器测量转速原理磁电式传感器是一种常用于测量转速的传感器，它利用磁场和电信号的相互作用原理，可以精确地测量各种旋转设备的转速。
在工业生产和科学研究中，磁电式传感器的应用非常广泛，本文将介绍磁电式传感器测量转速的原理及其工作过程。
磁电式传感器的工作原理是利用磁场的变化来感应电信号，从而实现对转速的测量。
在磁电式传感器中，通常会使用磁铁和线圈两个主要部件。
当被测物体旋转时，磁铁会随之旋转，从而改变线圈中的磁场强度，进而诱导出电信号。
通过测量这些电信号的变化，就可以准确地得到被测物体的转速数据。
磁电式传感器的工作过程可以分为三个主要步骤，磁场产生、磁场感应和信号处理。
首先，磁电式传感器通过内部的磁铁产生一个稳定的磁场，这个磁场的强度和方向是固定的。
当被测物体旋转时，磁铁随之旋转，导致磁场的强度和方向发生变化。
接着，线圈中的感应电流会随着磁场的变化而产生变化，最终输出一个与转速相关的电信号。
最后，通过信号处理电路对这个电信号进行放大、滤波和数字化处理，最终得到被测物体的准确转速数据。
磁电式传感器测量转速的原理非常简单，但却非常有效。
它具有测量精度高、稳定性好、响应速度快等优点，因此在工业控制和汽车领域得到了广泛的应用。
磁电式传感器可以通过不同的安装方式，适用于各种不同的转速测量场景，如轴承转速测量、发动机转速测量等。
总的来说，磁电式传感器是一种非常重要的传感器设备，它通过磁场和电信号的相互作用，实现了对转速的精确测量。
在工业生产和科学研究中，磁电式传感器的应用前景非常广阔，相信随着技术的不断进步，它将会发挥出更大的作用。
磁电式传感器转速测量实验报告
磁电式传感器转速测量实验报告摘要：本文用磁电式传感器进行转速测量实验，以了解磁电式传感器的原理和特性，主要进行实验设计、转速测量实验和结果分析。
实验设计包括电参数测试和信号调试，转速测量部分包括摩擦轮模拟转速测量、实时转速测量和转速示波器记录转速波形等。
根据实验结果，磁电式传感器可以正确测量机械转速，连接传感器电源后，可以正确地输出信号，信号的频率随转速的增加而增加，满足形式的趋势；摩擦轮拟测量遵循转速与信号频率的关系，且准确性在实时相关的测量中比较可靠。
关键词：磁电式传感器；转速测量；实验设计；摩擦轮；实时测量1 引言转速测量是工业应用中常用的测量方法，是加工、机械和控制等各个领域的重要内容。
由于转速测量技术与传感器技术紧密相关，因此高精度、高可靠性的传感器被用于对转速的测量、检测和控制，以满足高效、精确的检测要求。
磁电式传感器是一种常用的信号检测传感器，可以直接输出和信号，能够有效地满足转速测量、振动测量、气流测量等领域的需求。
2 实验设计（1）电参数测试首先，确定电源电压，确定磁电式传感器的电参数，用多功能数字仪表测试磁电式传感器的输出电压。
（2）转速测量实验实验中使用摩擦轮模拟汽车转速，将磁电式传感器装在摩擦轮上。
实验中采用两种方式进行转速测量：一是模拟转速测量，即将摩擦轮的转速从慢到快进行按照恒定速度改变，然后用多功能数字仪表测量磁电式传感器的输出频率，并记录摩擦轮转速和传感器输出信号频率之间的关系；二是实时转速测量，即将摩擦轮不断加速，用转速示波器记录摩擦轮和传感器输出信号的波形。
3 结果分析（1）磁电式传感器检测电参数连接传感器电源后，磁电式传感器可以正确地输出信号，且输出的信号频率随转速的增加而增加，满足形式的趋势。
（2）摩擦轮拟测量实验中，摩擦轮拟测量遵循转速与信号频率的关系，我们发现转速和对应频率存在一定的相关性，且准确性在实时相关的测量中比较可靠，在转速范围0-3000 rpm时，精度达到足够的水平。
磁致伸缩位移传感器感应信号的分析调理
分别向波导丝两端传播． 向远端传播的扭转波通
感 应信 号是磁 致伸 缩位移 传感 器测 量定位 的
根本 ， 但 由于 扭转 波 经 过 波 导丝 末 端 的阻尼 结 构 无 法彻底 消 除 ， 会在 波导 丝 中多次 反射 ， 相互 叠加
过阻尼器 ， 以衰减远端的反射回波 ； 根据 Ｖ ｉ ｌ ｌ ａ ｒ ｉ 效 应， 近端利用 感应 线 圈产生感 应 电压 ， 来 检测扭 转 波信号 Ｊ ． 由于电流在波导丝上近似为光速 ， 传
米 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ２ — ２ ８
作者简介 ： 于希文 （ １ ９ ８ ８一） ， 男， 硕士研究生 ， 主要从 事电磁传感器 的研 究
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ａ ｙ ｘ ｗ＠ １ ２ ６． ｅ Ｏ ｌ Ｔ １ ．
—
第 ３期
于希文 ， 等： 磁致伸缩位移传感器感应信 号的分析调 理
ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ， ＭＬ Ｐ Ｓ ） 目前 已广 泛 应 用 于大 尺 寸 、
１ 传 感 器 工 作原 理
磁致 伸缩 位 移传 感 器 基 本工 作 原 理 为 ： 传感
器 电路产 生 的激励 脉 冲施 加 到波 导 丝 近端 ， 该 瞬
非 接触 、 高精 度 、 环 境恶 劣 的测量 场 合 中 ， 其工 作
频 域 的分析 并做 相 应 的 滤 波 ， 以提 升 信 号 的信 噪 比及对 外界 干扰 的抗 性 ； 同时 ， 对 感应 信号 的定位
方 式做 相应 改进 ， 提 出双端 沿 的触 发方 式 ， 进 一步
削减 信号 幅值方 向抖 动所 产生 的随机 误差 ．
磁阻效应及磁阻传感器的特性研究 (5)
实验报告85PB07001095 蔡嘉铖数学系 08.11.23【实验题目】磁阻效应及磁阻传感器的特性研究【实验目的】1、了解磁阻效应的基本原理及测量磁阻效应的方法；2、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系；3、画出锑化铟传感器电阻变化与磁感应强度的关系曲线，并进行相应的曲线和直线拟合；4、学习用磁阻传感器测量磁场的方法。
【实验原理】磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。
和霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到的洛仑兹力而产生的。
若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应；若外加磁场与外加电场平行，称为纵向磁阻效应。
磁阻效应还与样品的形状有关，不同几何形状的样品，在同样大小的磁场作用下，其电阻不同，该效应称为几何磁阻效应。
由于半导体的电阻率随磁场的增加而增加，有人又把该磁阻效应称为物理磁阻效应。
目前，磁阻效应广泛应用于磁传感、磁力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探测、GPS导航、仪器仪表、磁存储（磁卡、硬盘）等领域。
一定条件下，导电材料的电阻值R随磁感应强度B变化规律称为磁阻效应。
如图1所示，当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。
如果霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，则小于此速度的电子将沿霍尔电场作用的方向偏转，而大于此速度的电子则沿相反方向偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，即沿电场方向的电流密度减小，电阻增大，也就是由于磁场的存在，增加了电阻，此现象称为磁阻效应。
如果将图1中U H 短路，磁阻效应更明显。
因为在上述的情况里，磁场与外加电场垂直，所以该磁阻效应称为横向磁阻效应。
当磁感应强度平行于电流时，是纵向情况。
若载流子的有效质量和弛豫时间与移动方向无关，纵向磁感应强度不引起载流子漂移运动的偏转，因而没有纵向霍尔效应的磁阻。
而对于载流子的有效质量和弛豫时间与移动方向有关的情形，若作用力的方向不在载流子的有效质量和弛豫时间的主轴方向上，此时，载流子的加速度和漂移移动方向与作用力的方向不相同，也可引起载流子漂移运动的偏转现象，其结果总是导致样品的纵向电流减小电阻增加。
磁电式传感器的原理及应用
磁电式传感器的原理及应用引言磁电式传感器是一种常见的传感器类型，广泛用于测量和检测磁场、电流、位移等物理量。
本文将介绍磁电式传感器的工作原理以及一些应用领域。
工作原理磁电式传感器是基于磁电效应工作的，磁电效应是指在外加磁场下材料产生的电磁感应效应。
磁电式传感器一般由磁电材料和传感器结构组成。
磁电材料是传感器的核心部分，它具有磁场敏感性，能够将外加磁场转化为电信号。
常见的磁电材料有磁电晶体、磁电陶瓷等。
传感器结构一般采用薄膜形式，具有高灵敏度和快速响应的特点。
具体来说，磁电式传感器的工作原理如下：1.当外加磁场作用于磁电材料时，磁电材料内部的晶格结构会发生改变。
2.这种晶格结构的改变会引起材料内部的电荷分布发生变化。
3.电荷分布的变化会产生一个电场，进而产生电压差。
4.通过测量电压差的大小，可以确定外加磁场的强度。
应用领域磁电式传感器在许多领域都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用领域：1. 磁场测量磁电式传感器可以用于测量磁场的强度和方向。
例如，在地磁测量中，磁电式传感器可以用来检测地磁场的变化，帮助我们研究地球的磁场分布和变化规律。
2. 电流测量由于电流在传感器周围会产生磁场，磁电式传感器可以用来测量电流的大小和方向。
这在电力系统中非常重要，可以用于电流监测和故障检测。
3. 位移测量磁电式传感器还可以用来测量物体的位移。
通过将磁电传感器与磁体结合使用，可以实现非接触式的位移测量。
这在自动化控制、机器人技术等领域有着广泛的应用。
4. 电子设备磁电式传感器可以用于电子设备中的位置检测、方向检测等功能。
例如，在手机中，磁电式传感器能够检测手机的方向，从而实现屏幕的自动旋转功能。
5. 医疗领域磁电式传感器在医疗领域也有着重要的应用。
例如，可以用于心脏磁场的监测和分析，帮助医生进行心脏病的诊断和治疗。
总结磁电式传感器是一种基于磁电效应工作的传感器，具有广泛的应用。
本文介绍了磁电式传感器的工作原理，以及在磁场测量、电流测量、位移测量、电子设备和医疗领域中的应用。
磁电感应式传感器工作原理
图 7 - 5 是动圈式振动速度传感器结构示意图。 其结构主 要由钢制圆形外壳制成, 里面用铝支架将圆柱形永久磁铁与外 壳固定成一体, 永久磁铁中间有一小孔, 穿过小孔的芯轴两端 架起线圈和阻尼环, 芯轴两端通过圆形膜片支撑架空且与外壳 相连。
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
（7 - 13）
EH=
IB bdae
（7 -14）
第7章 磁电式传感器将上源自代入式（7 - 10）得UH =
IB ned
（7 -15）
式中令RH =1/（ne）, 称之为霍尔常数, 其大小取决于导
体载流子密度，则
UH =RH
IB d
K
HIB
（7 - 16）
式中KH=RH/d称为霍尔片的灵敏度。由式（7 - 16）可见, 霍尔
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
7.1
磁电感应式传感器又称磁电式传感器, 是利用电磁感应 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。 它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, 是有源传感器。由于它输出功率 大且性能稳定, 具有一定的工作带宽（10～1000 Hz）, 所以 得到普遍应用。
但在室温时其霍尔系数较大。砷化铟的霍尔系数较小, 温 度系数也较小, 输出特性线性度好。 表 7 - 1 为常用国产霍尔 元件的技术参数。
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
第7章 磁电式传感器
2. 霍尔元件基本结构
霍尔元件的结构很简单, 它由霍尔片、 引线和壳体组成, 如图 7 - 9(a)所示。 霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片， 引出四个引线。1、1′两根引线加激励电压或电流，称为激 励电极；2、2′引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。 霍尔 元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。 在电 路中霍尔元件可用两种符号表示，如图7- 9(b)所示。
霍尔式传感器实验报告
霍尔式传感器实验报告霍尔式传感器实验报告引言：霍尔式传感器是一种常见的磁敏传感器，能够通过测量磁场的变化来实现电信号的转换。
本实验旨在通过对霍尔式传感器的实际应用进行研究，探讨其原理和特性。
一、实验目的本实验的目的是了解霍尔式传感器的工作原理、特性和应用，并通过实际操作来验证其测量效果。
二、实验器材和方法1. 实验器材：- 霍尔式传感器模块- 磁铁- 数字万用表- 电源- 连接线等2. 实验方法：1）将霍尔式传感器模块与电源和数字万用表连接。
2）将磁铁靠近传感器模块，并记录读数。
3）改变磁铁与传感器的距离，再次记录读数。
4）改变磁铁的位置和方向，记录读数。
5）分析实验数据，总结传感器的特性和应用。
三、实验结果与分析1. 实验数据记录：在实验过程中，我们记录了不同距离和位置下的传感器读数，并整理成下表：| 距离（cm） | 位置/方向 | 传感器读数（V） ||------------|-----------|----------------|| 10 | 垂直 | 1.2 || 10 | 平行 | 0.8 || 5 | 垂直 | 1.8 || 5 | 平行 | 0.6 || 2 | 垂直 | 2.5 || 2 | 平行 | 0.4 |2. 数据分析：通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：- 霍尔式传感器对磁场的敏感度较高，距离越近，读数越大。
- 传感器的读数受磁场方向的影响，当磁铁与传感器平行时，读数较小；当磁铁与传感器垂直时，读数较大。
- 传感器的读数受磁场强度的影响，磁场越强，读数越大。
四、实验讨论1. 霍尔式传感器的特点：- 非接触式：传感器与被测物之间无需直接接触，不会产生摩擦或磨损。
- 高精度：传感器对磁场的测量精度较高，能够实时反馈磁场变化。
- 快速响应：传感器对磁场的变化能够迅速作出反应，适用于需要快速测量的场景。
- 可靠性高：传感器的结构简单，寿命长，工作稳定可靠。
2. 霍尔式传感器的应用：- 位置检测：通过测量磁场的变化，可以实时监测物体的位置，广泛应用于汽车、机械等领域。
《传感器原理及应用》实验指导书
实验二 压阻式压力传感器的压力测量实验
一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。
二、基本原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下， 根据半导体的压阻效应， 基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我 们把这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压 力变化。
五、思考题：
试设计利用£的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否叙述一下 在设计中应考虑哪些因素？
实验六 转速的测量
（
一、实验目的：了解磁电式传感器测量转速的原理。
二、基本原理：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线 圈中感应电势e=-d©/dt发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁棒时，每 转一周线圈感应电势产生N次的变化，通过放大、整形和计数的电路即可 以测量转速。
三、实验设备：震动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电 式传感器实验模板、双线示波器。
四、实验方法和要求：
1、压电传感器已装在震动台面上。
2、将低频震荡器信号接入到台面三源板震动源的激励插孔。
3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端， 与传 感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。将压电传感情实验模 板电路输出端Vol接R6。将压电传感器实验模板电路输出端V02接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出Vo与示波器相连。
2、开启电源， 调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置并使数显表指示为 零。
3、测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个输出电压读数， 直到读数近似不变。
简述磁电式传感器的工作原理
简述磁电式传感器的工作原理磁电式传感器是一种将磁场信息转化为电信号的传感器，广泛应用在仪器仪表、自动控制、计算机信息处理、航空航天等领域。
其主要工作原理是基于磁电效应和霍尔效应。
磁电效应是指当磁性材料受到外界磁场的作用时，其中的自由电子将受到力的作用，从而在材料内部形成电势差。
这个电势差可以用来测量外部磁场的大小和方向。
磁电效应可以用来将机械运动转换为电信号，从而实现物理量的测量和控制。
霍尔效应是指电流通过横跨磁场的导体时，将在导体的两侧出现电势差。
这个现象的原理是基于洛伦兹力，即受到磁场作用的电荷将受到力的作用而被分离。
霍尔效应与磁电效应相似，也是将磁场信息转换为电信号的一种机制。
磁电式传感器通常通过霍尔效应测量磁场的强度和方向。
磁电式传感器一般由磁性材料、霍尔元件和信号处理电路组成。
在测量时，磁性材料将接收到外界的磁场，从而在其内部产生电势差。
电势差随后被传递给霍尔元件，经过元件内部的放大、滤波等信号处理，最终转换为可用的电信号。
这个电信号的大小和方向分别对应着外界磁场的强度和方向。
磁电式传感器有多种类型，包括线性磁电效应传感器、非线性磁电效应传感器、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器等。
线性磁电效应传感器是一种用于测量弱磁场的传感器，可用于检测磁场的方向、大小和分布情况。
而非线性磁电效应传感器则适用于测量强磁场，如磁体在加热过程中的磁场分布。
霍尔电流传感器和霍尔电压传感器是基于霍尔效应进行测量的传感器，分别适用于测量电流和电压。
霍尔电流传感器将电流通过磁场，并测量电势差来计算电流大小，而霍尔电压传感器则通过测量霍尔元件两侧的电势差来计算电压大小。
这些传感器广泛应用在电力系统中，用于测量电流和电压，从而保障设备的安全运行。
磁电式传感器是一种重要的测量和控制元件，广泛应用于工业控制、科学研究、医疗设备等领域。
其工作原理基于磁电效应和霍尔效应，能够将磁场信息转化为电信号，实现对物理量的测量和控制。
磁电式传感器的优点在于具有高度的灵敏度和精度，且不会对被测物体产生影响。
磁阻效应及磁阻传感器的特性研究
实验14 磁阻效应及磁阻传感器的特性研究磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。
和霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到的洛仑兹力而产生的。
若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应；若外加磁场与外加电场平行，称为纵向磁阻效应。
磁阻效应还与样品的形状有关，不同几何形状的样品，在同样强度的磁场作用下，其电阻大小不同，该效应称为几何磁阻效应。
由于半导体的电阻率随磁场的增加而增加，有人又把该磁阻效应称为物理磁阻效应。
目前，磁阻效应广泛应用于磁传感、磁力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探测、GPS导航、仪器仪表、磁存储（磁卡、硬盘）等领域。
一、实验目的1、了解磁阻效应的基本原理及测量磁阻效应的方法。
2、测量锑化铟磁阻传感器的电阻与磁感应强度的关系。
3、作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线，并进行相应的曲线和直线拟合。
4、学习用磁阻传感器测量磁场的方法。
5、观测在弱正弦交流磁场中，磁阻传感器的交流倍频特性。
二、实验预习问题1、由于严禁在带电情况下对励磁线圈插拔，实验中插拔励磁电流连线之前如何操作？2、打开电源前，测试仪的“I M/F调节”和“Is调节”必须处在什么位置？3、磁阻效应是怎样产生的？磁阻效应和霍尔效应有何内在的联系？4、什么是横向磁阻效应，什么是纵向磁阻效应？5、请简述横向磁阻效应的产生机理。
6、实验时为何要保持霍尔工作电流和流过磁阻元件的电流不变？7、磁阻公式如何表示？8、不同的磁场强度时，磁阻传感器的电阻值与磁感应强度关系有何规律？三、实验原理一定条件下，导电材料的电阻值R随磁感应强度B的改变而变化的现象称为磁阻效应。
如图1所示，当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。
如果霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，则小于此速度的电子将沿霍尔电场作用的方向偏转，而大于此速度的电子则沿相反方向偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，即沿电场方向的电流密度减小，电阻增大。
磁电式传感器
洛伦兹力FB为
FB evB
v —半导体电子运动的速度；
e —电子的电荷量。
霍尔电场产生的电场力FH为
FH
eE H
eU H w
电流密度 j n,env 是单位体积中的载流子数。则流经 载流体的电流
I jwd nevwd
将电子速度 v 代I 入式（7-20）, 则霍IB ned
由上可见：当传感器的结构确定后，B.S、W、 均l为定值，
因此，感应电势e与相对速度 （或 v）成正比。
根据上述基本原理，磁电式传感器可分为两种基本 类型 : 变磁通式；恒定磁通式。
1. 变磁通式
永久磁铁与线圈均不动, 感应电势是由变化的磁通产生的。 如图7-1所示的转速传感器。
●结构特点:
永久磁铁、线圈和外壳均固定不 动，齿轮安装在被测旋转体轴上。当 齿轮转动时，齿轮与软铁磁轭之间的 气隙距离随之变化，从而导致气隙磁 阻和穿过气隙的主磁通发生变化。
一、工作原理:
根据电磁感应定律, 线圈两端的感应电势e正比于 匝链线圈的磁通的变化率, 即
e W d
dt
Φ—匝链线圈的磁通；W—线圈匝数。
★若线圈在恒定磁场中作直线运动并切割磁力线 时, 则线圈两端产生的感应电势e为
e WBl dx sin WBlvsin
dt
B—磁场的磁感应强度；x—线圈与磁场相对运动的位移； v—线圈与磁场相对 运动的速度；θ—线圈运动方向与磁场方向之间的夹角； W—线圈的有效匝 数； l—每匝线圈的平均长度。
霍尔转速表的其他安装方法 霍尔元件
磁铁
只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突 起, 就可产生磁场强度的脉动, 从而引起霍 尔电势的变化, 产生转速信号。
霍尔式无触点汽车电子点火装置
电磁超声传感器磁铁自激振荡消除方法的研究
Ｓ ｔ ｕ ｄｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｏ ｆ Ｅｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｎｇ Ｍａ ｇ ｎｅ ｔ Ｓ ｅ ｌ ｆ ＿ ０ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｉ ｎ ＥＭ ＡＴ
Ｌ Ｉ Ｓ ｕ － ｊ ｕ ｎ ，Ｚ ＨＥ Ｎ Ｇ Ｙ ａ ｎ ｇ ，Ｚ Ｈ Ｅ Ｎ Ｇ Ｈ ｕ ｉ ，ＷＵ Ｇ ｕ ａ ｎ ． ｈ ｕ ａ
２ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｓｔ ｎ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ａ） ｎ
０ １ ５年 第 ６月 第２ １ ０卷 ３期
失效分析与预 防
Ｊ ｕ ｎ ｅ ， ２ ０ １ ５
Ｖ ｏ １ ． １ ０。 Ｎ ｏ ． ３
电磁 超 声 传 感 器 磁 铁 自激 振 荡 消 除 方 法 的 研 究
李素军 ，郑 阳 一，郑 晖 ，邬冠华
（ １ ． 无损检测技 术教 育部重点 实验 室（ 南昌航 空大学） ， 南昌 ３ ３ ０ ０ ６ ３ ；
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：ＥＭＡ Ｔ ｉ ｓ ａ ｎ ｅ ｗ ｎ ｏ ｎ — ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ，ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｉ ｎ ｇ ｎ ｏ ｎ － ｐ ｏ ｌ ｉ ｓ ｈ，ｎ ｏ ｎ — ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ，ｉ ｎ ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ
（ １ ． 研 Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆＮ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ（ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆＥ ｄ ｕ ｃ ｔｉ ａ ｏ ｎ ） ， Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｇ ｎ Ｈ ａ ｇｋ ｎ ｏ ｇ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｇ ｎ ３ ３ ０ ０ ６ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
传感器信号处理中的滤波技术研究
传感器信号处理中的滤波技术研究序言：随着科技的不断发展，各种各样的传感器应运而生，它们能够实时获取物体的信号，将其转化为数字信号，经过信号处理后用于控制、监测等领域，充分发挥了巨大的作用。
而治理和分析传感器数据就是信号处理的重要领域。
为了保证传感器数据的准确性和实时性，需要一些滤波器对数据进行处理。
因此，本文主要介绍在传感器信号处理中的滤波技术研究。
一、传感器信号的滤波技术信号处理就是对信号进行转化、加工和分析的过程，其中最基础的处理就是滤波技术。
传感器在采集关键信息的过程中会产生不可避免的噪音，噪声可能会影响信号的稳定性，传输质量和采集精度，因此传感器信号处理中的滤波技术常常用来抑制不相关信号和杂波，从而滤除被外界和录取的电磁信号的干扰。
滤波器就像一个窗户，允许有用信号通过并且限制其他信号的传递。
滤波器主要可以分为低通、高通、带通和带阻四种类型，按照不同的需要对信号进行处理，达到平滑、去除噪声、剔除意外干扰等过滤效果。
二、线性时不变滤波器线性时不变滤波器是一种直线系统，其使用过程中输入的信号不改变其特性，这意味着只要输入信号间隔相同，输出信号各部分的响应也会按相同间隔变化，从而实现信号的有效处理和转换。
线性时不变滤波器通常被用来减少信号的频率或增加信号的频率，进而达到信号反应时间的优化。
低通滤波器主要用于去除高频噪声干扰，高通滤波器主要用于去除低频噪声干扰，带通滤波器主要用于提取中间频率的信号，带阻滤波器主要用于去除特定频率范围内的信号。
三、非线性滤波器非线性滤波器根据信号的状况采用不同的滤波方案，因为其具有较强的处理幅度和时间稳定性，所以在一些要求严格的场合中具有特殊的作用。
非线性滤波器可以更好地处理随时间变化的信号或突发信号，可以精准的处理非线性系统的低频分量。
常用的非线性滤波器有中值滤波器、噪声滤波器和卡尔曼滤波器等。
中值滤波器在处理具有冲击噪声的信号时效果比较好；噪声滤波器在处理嘈杂信号时效果比较显著，并且在一些信号较为复杂的情况下表现较为优异；卡尔曼滤波器具有较好的平衡效果，在处理复杂信号时具有一定的优越性。
磁电式振动速度传感器灵敏度校准的测量不确定度研究
与振动的速度成正比关系，因此可以得到测量模型：其中：S V表示磁电式振动速度传感器的灵敏度计算测量数值；I表示运行过程中测得的设备中的电流数值；动实验中的标准速度数值；I数值；I2安装变化对电流产生的影响数值；度进行计算：不确定度分析与评定现设定设备运行的频率为振动速度值为10mm/s，在该条件下对不确定度进行评定，根据计算模型可知，其受到I1、I2、I3、因此可以对其进行分别的评定，进而得到完整的测量不确定度。
不确定度的评定标准有A类和B类以及合成在计算时，通常使用标准偏差来进行计算，计算的公式为：类不确定度进行评定时，会通过其他的统计方式进行标准化评定，得到的计算评定结果为uB在使用过程中会根据相关的信息进行评估和鉴别，定的主观成分。
合成标准不确定度在测量的过程中，其结果是通过方差等计算方式测量值经过计算得到，使用uC表示，k的值为2，对设备的测量不确定度进行计算：其次，通过放大器对适调电压条件下的不确定度进行计算，通过测试的经验来对设备进行预估，压数值，降低电压方法和测量中存在的误差，布均匀，将包含因子值进行设置，rel=0.5%，使包含因子k的数值为对不确定度进行计算：在加速度计年稳定性影响条件下对不确定度进将计年稳定性产生的误差设置为0.5%，包含因子对不确定度进行计算：在计算完毕不同因素影响下的不确定度的值后，使用合成标准进行计算：②针对电流变化引起的测量值变化对不确定度进行测量。
使用B类标准对其进行评定，使包含因子k=2，同时电流影响下的不确定度为，算：③在温度发生变化会对电流产生一定影响，室环境温度在20±5℃的条件下，测量和计算。
实验设备中，，设定稳定影响下不确定度分量为，其计算方式为：④在安装参数的影响下，会对测量结果产生影响，而影响到实际的不确定度，将该条件下的不确定度分量表示为，确保整体的安装参数误差在±0.1%的范围内，设定包含因子的数值为度进行计算：横向振动会对测量的不确定度产生影响，将不确定度分量表示为，在试验台中，10%以内，在进行测量时，加速度计的灵敏度在对横向振动产生的电流信号输出误差进行计算，动，将包含因子设定为3√，⑥实验室条件下，在实验过程中受到磁场影响，条件下的不确定度用表示，会对电力输出产生一定影响，其产生的误差在设定磁场对振动速度产生的影响是均匀的，子的值设定为3√，对不确定度进行计算：⑦在进行重复试验和测量的过程中会对不确定度产生影响，使用表示，在计算该不确定度时，根据实际的测量结果对其实验过程中的标准差进行计算。
磁电式传感器的性能实验报告
磁电式传感器的性能实验报告
磁电式转速传感器是利用磁电感应来测量物体转速的，属于非接触式转速测量仪表。
磁电式转速传感器可用于表面有缝隙的物体转速测量，有很好的抗干扰性能，多用于发动机等设备的转速监控，在工业生产中有较多应用。
磁电转速传感器的工作原理
磁电式转速传感器是以磁电感应为基本原理来实现转速测量的。
磁电式转速传感器由铁芯、磁钢、感应线圈等部件组成的，测量对象转动时，转速传感器的线圈会产生磁力线，齿轮转动会切割磁力线，磁路由于磁阻变化，在感应线圈内产生电动势。
磁电式转速传感器的感应电势产生的电压大小，和被测对象转速有关，被测物体的转速越快输出的电压也就越大，也就是说输出电压和转速成正比。
但是在被测物体的转速超过磁电式转速传感器的测量范围时，磁路损耗会过大，使得输出电势饱甚至是锐减。
磁电式转速传感器的特点
磁电式转速传感器的工作方式决定了它有很强的抗干扰性，能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作。
磁电式转速传感器输出的信号强，测量范围广，齿轮、曲轴、轮辐等部件，及表面有缝隙的转动体都可测量。
磁电式转速传感器的工作维护成本较低，运行过程无需供电，完全是靠磁电感应来实现测量，同时磁电式转速传感器的运转也不需要
机械动作，无需润滑。
磁电式转速传感器的结构紧凑、体积小巧、安装使用方便，可以和各种二次仪表搭配使用。
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３ ｌ
３ ２ 不 同转 速 ｌ ． ，
当磁 销 直 径分 别 为 １２ １６ｍｍ， ． 、． ｅ分别 为
０、． 、． ｍ 和 ０ １５ ２ ０ｍｍ， 镜转 速 分 ０ ８ １３ ｍ 、． 、 ． 转 另 为 ６×１ ９×１ １ ０ ０ 、 ０ 、２×１ １ ０ 、５×１ １ ０ ０ 、８×１
表 １ Ｏ１２ｉｌ 销 的 实 验 数 据 ． ｎ磁 ｎ
感应 电动势峰． 峰值。
５Ｏｇ／ ｖ ０ ｓｄｉ
５０ｇ／ ｖ Ｏ ｓｄｉ
（ ）ｅ ０ Ｖ＾： ． ａ ＝ ， Ｐ ８６Ｖ
（）ｅ ， ｌ Ｖ ＝ ． ｂ ＝ｌ ｎｍ， Ｐ １ Ｖ ３ ４
图 ２ 典型信号波形
２ 磁销 直径 为 １６ｉ ｌ转 镜转 速为 ６×１ ／ ｉ。 ． ． ｎ、 ｎ ０ ｒｍｎ 改变 安装距 离 ｅ 到 的实验 数 据 见表 ２ 实验 波形 如 图 ３所 示 。 由实 验 结果 可 知 ： 得 ， ｅ＝０
时， 信号幅度最大。当安装距离 ｅ 逐渐加大时， 信号幅度逐渐减小 ， 不是标准的正弦波形 ， 波形 中有谐波成分如图 ３ ａ 所示 ； ｅ ２０ｉ ｌ 才产生正弦波形 ， （） 当 ＝ ． ｎ 时， ｎ 如图 ３ ｂ 所示。 （）
表 ２ Ｏ１ ６ ． ｍｍ 磁 销 的实 验 数 据
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高
能
量
密
度
物
理
２０ ０ ７年 ３月
密切 相关 。
磁通量变化率与转速成正 比， 即转速越高 ， 磁通量变化率越大 ， 传感器输出信号幅度越大 ； 转速越低 ， 输出信号幅度越小 。我们希望高速相机在低速转动时也能工作 ， 因此 ， 要求在转镜 低速转动时 ， 传感器输出使相机能正常工作的信号幅度。 实验中， 通过改变磁销直径、 磁销与铁芯的安装距离 （ ｌ ｅ 和转镜转速， 图 中 ） 寻求产生理 想波形的条件。
＝ 一
Ｎ ￣ ｄ 作为传感器信号。 ｄ ／ｔ
线圈 铁芯 礅销 转轴
２ ２ 结 构 【 ． ３ 】
磁电式传感器主要由永久磁极（ 磁销） 铁芯及线圈 、 组成， 如图 １ 所示。磁销安装在转镜轴一端 ， 当转镜转动 时产生旋转磁场 ， 在与其耦合的传感器线圈中感应出的 正弦波电信号用来测量转镜转速及控制转镜相位与被摄 高速事件同步。把铁芯和线圈固化在一起 ， 安装度盘， 可
线性 的陡峭前沿 、 大 的幅度 ， 没有 畸变 。 较 且
２ 磁 电式传感器原理 与结构
２１ 原理［ ．
基于电磁感应 的传感器称为磁 电式传感器， 也称 电磁感应传感器。当磁通量变化时， 在与
其耦合的线圈中产生感应 电动势 Ｅ ＝ ｄ ／ ｔ 如果线圈是 ， 匝 ， 一Ｋ ￣ ｄ ， ＼ 比例系数 Ｋ ＝１ 把 ， 时，
传感器技术是现代信息技术的三大基础之一， 不仅在生产过程、 尖端武器、 宇航技术方面 被广泛地应用 ， 而且在能源资源开发、 生命科学、 智能机械等方面也被广泛地应用并得到发展。 传感器是测量 和自动控制中不可缺少的器件。转镜式高速相机中的传感器用于测量转镜 转速及控制转镜相位。传感器输出的信号既是测速信号， 又是相机逻辑控 制的基准信号¨ 。 Ｊ 目前 ， 转镜式高速相机中多采用光电式传感器和磁电式传感器。光电式传感器适用于等待式 高速相机 。磁电式传感器转镜旋转一周时， 输出的信号能对转镜的相位进行控制 ， 因而适用于 同步式转镜高速相机。传感器信号质量的优劣 ， 对测速精度影 响很大。理想 的信号波形具有
５ ０ｌ ／ ｖ ０ ａ ｄｉ ｓ
５ ０ｌ ｄ ｖ ０ ａ ｄｉ ｓ
（）ｅ ０ Ｐ ０Ｖ ａ ＝， ＞４
（）ｅ ２０ｍｍ． ｐ ７ ｂ ＝ ． ＝ ． Ｖ － ０
图 ３ 典型信号波形
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第ｌ 期
尚长水 等 ： 改善磁电式传感器信号质量的实验研
图 １ 磁电式 传感器示意 图
围绕转镜轴作 ± ６ 。 ３０转动 ， 便于同步控制调节。
３ 实验及分析
为了获得较高的测速精度 ， 减小信号漂移 ， 希望传感器输出波形具有线性的陡峭前沿 、 较 大的幅度 ， 且没有畸变。感应电动势与线圈匝数及磁通量的变化率成正 比， 与磁阻大小有关。 磁阻与磁销直径、 磁销和铁芯的安装距离、 铁芯截面、 单片厚度 、 铁芯热处理及加工工艺等因素
（ ｍｎ 时， ｒ ｉ ／ ） 传感器信号幅度随转镜转速增加而
增 大 ， ｊ． ｍ 的磁销 比 ｆ１２ｍｍ 的磁 销生 ｆ１６ｍ ２ ２ ． ｊ 成 的信号 幅度大 ， 图 ４所示 。 如
摘
要： 对改善转镜式高速相机中磁电式传感器 的信 号质 量进行 了实验研究 。通过改变传感
器参 数的实验 ， 找到 了理想波形一 正弦波信号的产生条件 ， 改善了磁电式传感器的信号质量 。 关键词 ： 电式 传感 器 ； 磁 转镜式高速相机 ； 感应电动势 ； 弦波信号 正
１ 引 言
３ １ 不 同的安 装距 离 ．
１磁销 直径 为 １２ｉ ｌ转镜 转速 为 ６×１ ／ ｉ。 ． ． ｎ、 ｎ ０ ｒｍｎ 改变安 装距 离 ｅ 到 的实 验 数据 见 表 ｌ 实验 波形 如 图 ２所 示 。 由实验 结果 可 知 ： 得 ， ｅ＝０
时， 信号幅度最大 ， 不是标准的正弦波形， 波形 中有谐波成 ， 分如图 ２ ａ 所示 ； （） ｅ＝０ ８—２０ ． ． ｍ ｍ时 ， 产生标准的正弦波形 ， 信号幅度随着 ｅ 的逐渐加大而减小 ， 如图 ２ ｂ 所示 。 （）
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２７ 月 ０ 年３ ０
高能量ຫໍສະໝຸດ 密度物理
第１ 期
改善磁 电式传 感 器信 号质 量 的 实验研 究
尚 长水， 肖正飞， 伟， 汪 畅里华， 剑， 李 桑永生
（ 中国工程物理研究 院流体物理研究所 １９室 ， ０ 四川绵 阳 ６ １０ ） ２９ ０