磁电式传感器课件优秀课件
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磁电式传感器课件课件
第35页，幻灯片共72页
7.2 霍尔式传感器
不等位电势也可用不等 位电阻表示， 即
图7.2.3 不等位电势示意图
r0
U0 I
由式可以看出，不等位电势就是激励电流流经不等 位电阻r0所产生的电压。
第36页，幻灯） 寄生直流电势（霍尔元件零位误差的一部分）
在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出 除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称为寄生直流电 势。
m dd (V t)tc(V t)K V (t)d t m dd 0( V t)t
Av()
(/n)2 1(/n)2[2(/n)2]
v()arc12 tg (( // nn))2
式中，ω——被测振动的角频率；ξ——传感器运动系统的阻尼比 ωn——传感器运动系统的固有角频率
第19页，幻灯片共72页
7.1 磁电感应式传感器
霍尔电场的出现，使定向运动的电子除了受洛伦兹力作
用外，还受到霍尔电场力的作用，其力的大小为eEH，此 力阻止电荷继续积累。随着内、外侧面积累电荷的增加 ，霍尔电场增大，电子受到的霍尔电场力也增大，当电 子所受洛伦磁力与霍尔电场作用力大小相等、方向相反 ，即
eEH=eBv
EH=vB
此时电荷不再向两侧面积累，达到平衡状态。
关于磁电式传感器 课件
第1页，幻灯片共72页
7.1 磁电感应式传感器
磁电式传感器——通过电磁感应原理将被测量（如振
动、转速、扭矩）转换成电势信号。
利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感 应电势；属于机-电能量变换型传感器
优点: 不需要供电电源，电路简单，
性能稳定，输出阻抗小
第2页，幻灯片共72页
7.1 磁电感应式传感器
7.2 霍尔式传感器
不等位电势也可用不等 位电阻表示， 即
图7.2.3 不等位电势示意图
r0
U0 I
由式可以看出，不等位电势就是激励电流流经不等 位电阻r0所产生的电压。
第36页，幻灯） 寄生直流电势（霍尔元件零位误差的一部分）
在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出 除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称为寄生直流电 势。
m dd (V t)tc(V t)K V (t)d t m dd 0( V t)t
Av()
(/n)2 1(/n)2[2(/n)2]
v()arc12 tg (( // nn))2
式中，ω——被测振动的角频率；ξ——传感器运动系统的阻尼比 ωn——传感器运动系统的固有角频率
第19页，幻灯片共72页
7.1 磁电感应式传感器
霍尔电场的出现，使定向运动的电子除了受洛伦兹力作
用外，还受到霍尔电场力的作用，其力的大小为eEH，此 力阻止电荷继续积累。随着内、外侧面积累电荷的增加 ，霍尔电场增大，电子受到的霍尔电场力也增大，当电 子所受洛伦磁力与霍尔电场作用力大小相等、方向相反 ，即
eEH=eBv
EH=vB
此时电荷不再向两侧面积累，达到平衡状态。
关于磁电式传感器 课件
第1页，幻灯片共72页
7.1 磁电感应式传感器
磁电式传感器——通过电磁感应原理将被测量（如振
动、转速、扭矩）转换成电势信号。
利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感 应电势；属于机-电能量变换型传感器
优点: 不需要供电电源，电路简单，
性能稳定，输出阻抗小
第2页，幻灯片共72页
7.1 磁电感应式传感器
磁电磁敏式传感器课件
多功能化与智能化发展
总结词
磁电磁敏式传感器正朝着多功能化和智能化方向发展。
详细描述
多功能化是指传感器能够同时检测多种物理量，如磁场、温度、压力等。这可以通过在传感器结构中集成多个敏 感元件和信号处理电路来实现。智能化则是指传感器具备自校准、自诊断和自适应能力，能够根据环境变化进行 自动调整，提高测量精度和可靠性。
温度特性
温度稳定性
磁电磁敏式传感器在温度变化时，其 输出值的变化程度较小，具有较好的 温度稳定性。
温度补偿
为了减小温度对传感器输出的影响， 通常需要进行温度补偿，如采用热敏 电阻等元件实现温度补偿。
03
磁电磁敏式传感器的设计与 制造
设计原则
精度与灵敏度
稳定性与可靠性
设计时应考虑传感器精度和灵敏度，以确 保其能够准确、快速地响应磁场变化。
05
磁电磁敏式传感器的性能指 标与评价
灵敏度与分辨率
灵敏度
衡量传感器输出变化量与输入变化量之比， 是传感器的一项重要性能指标。磁电磁敏式 传感器的灵敏度高，能够检测微弱的磁场变 化。
分辨率
传感器能够分辨的最小输入变化量，反映传 感器的测量精度。磁电磁敏式传感器的分辨
率较高，能够准确测量磁场微小变化。
详细描述
磁电磁敏式传感器能够测量磁场的大小和方向，通过测量地球磁场或人工磁场，可以用于地质勘查、 矿产资源勘探等领域。在航空航天领域，磁力计可以用于检测和导航，而在电机控制中，它可以检测 电机的磁场强度和位置，实现精准控制。
电流测量
总结词
磁电磁敏式传感器能够非接触地测量电流，具有高精度、高灵敏度和宽测量范围的特点 。
工作原理
通过测量磁场的变化，将磁场的 变化转换为电信号，从而实现对 物理量的检测。
磁电式速度传感器课件
VS
集成化
集成化是未来传感器的一个重要发展趋势 ，通过将多个传感器元件集成在一个芯片 上，实现传感器的小型化、轻量化、低功 耗等特点，提高传感器的应用范围和性能 。
在新兴领域的应用前景
新能源汽车
随着新能源汽车的快速发展，磁电式速度传 感器在新能源汽车中的应用前景广阔，如用 于电机转速的检测、车辆速度的检测等。
机械结构设计
总结词
机械结构设计是磁电式速度传感器制造中的重要环节，它决定了传感器的精度、稳定性和使用寿命。
详细描述
在机械结构设计中，需要考虑到传感器的尺寸、重量、安装方式等因素，以确保传感器在实际应用中 的可靠性和稳定性。同时，还需要对传感器的材料、热处理等进行优化，以提高其机械性能和耐久性 。
磁路设计
智能交通
智能交通系统是未来交通发展的重要方向， 磁电式速度传感器可以用于智能交通系统中 的车辆速度检测、交通流量统计等方面，提 高交通管理的智能化水平。
THANKS
感谢观看
新型绝缘材料
绝缘材料在磁电式速度传感器的制造 中起着重要作用，新型绝缘材料如氮 化硅、碳化硅等具有高绝缘性、低介 电损耗等特点，能够提高传感器的绝 缘性能和稳定性。
智能化与集成化的发展趋势
智能化
随着人工智能和物联网技术的发展，磁 电式速度传感器将逐渐实现智能化，具 备自适应、自学习、自诊断等功能，提 高传感器的工作效率和可靠性。
应用领域
汽车领域
用于发动机转速、车速、ABS 系统等速度检测。
航空领域
用于飞机轮速、滑行速度等速 度检测。
工业自动化领域
用于电机转速、机械传动速度 等速度检测。
其他领域
如医疗器械、环保设备等需要 进行速度检测的领域。
第7章 磁电式传感器1PPT课件
实际使用时, 器件输入信号可以是I或B，或者IB,而输出 可以正比于I或B, 或者正比于其乘积IB。
（二）霍耳元件的主要技术参数
1）输入电阻Rin和输出电阻Rout
Rin指A，B两侧电流电极间的电阻，Rout指C、D两 侧霍耳元件电极间的电阻。
2）额定控制电流IC 室温条件下，允许通过霍耳元件的最大电流值。
I
B
V
R E
R3 UH
霍耳器件的基本电路
霍耳电势UH； 控制电压V；
输出电阻R2； 输入电阻R1； 霍耳负载电阻R3； 霍耳电流IH。
图中控制电流I由电源E供给。霍耳输出端接负载R3, R3可 是一般电阻或放大器的输入电阻、或表头内阻等。磁场B 垂直通过霍耳器件, 在磁场与控制电流作用下，由负载上 获得电压。
霍尔元件的主要技术参数
型号
EA218 FA 2 4 V H G -11 0 AG1 M F07FZZ M F19FZZ M H 07FZZ M H 19FZZ KH-400A
材料
InAs InAsP GaAs
Ge InSb InSb InSb InSb InSb
控制 霍尔 输入
电流 电压 电阻
(mA) (mV, 0.1T)
按被检测的对象的性质可将它们的应用 分为:直接应用和间接应用。
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，转换成电量 来进行检测和控制。
（一）霍耳传感器工作原理 1、霍耳效应
B
w FE
FL v
H
I UH
③灵敏度低 与Insb霍尔传感器相比灵敏度低。大多数 Insb霍尔传感器的输出电压较高，但这类 传感器在500高斯左右开始达到饱和。 ④GaAs霍尔传感器的不平衡电压随温度变 化较大。 在弱磁场中(10高斯以下)不如InSb霍尔传 感器。
第6章磁电式传感器-课件
传感器原理及应用
6.2 霍尔式传感器
➢ 测磁的方法：
①利用电磁感应作用的传感器（强磁场） 如：磁头、机电设备、测转速、磁性标定、差动变压器； ②利用磁敏电阻、磁敏二极管、霍尔元件测量磁场； ③利用超导效应传感器，SQVID 约瑟夫元件； ④利用核磁共振的传感器，有光激型、质子型。 ⑤利用磁作用传感器，磁针、表头、继电器；
此处加标题
第6章磁电式传感器
眼镜小生制作
第6章 磁电式传感器
主要内容：
传感器原理及应用
6.1 磁电感应式传感器 6.2 霍尔式传感器
第6章 概述
磁电式传感器
传感器原理及应用
➢磁电式传感器是利用电磁感应原理，通过检测磁场的变化 将运动的速度、位移、振动等物理量转换成线圈中的感应电 动势输出。
➢导体和磁场发生相对运动时，在导体两端有感应电动势输 出，磁电感应式传感器工作时不需要外加电源，可直接将被 测物体的机械能转换为电量输出。是典型的有源传感器。
•
接入微分电路可测量加速度信号。
esv x vt
a
dv dt
第6章 磁电式传感器 传感器原理及应用
6.1 磁电感应式传感器（电动式） 6.1.3 测量电路
If C
❖ 速度经积分电路 可测量位移
Ii
根据 esv x vt
-
ui R
+
u0
理想运放 U U 0 Ii If ui /R
设电容上初始电压为零，输出电压是输入电压对时间积分
②动钢型
线圈与壳体固定
动圈型
传感器原理及应用
动钢型
恒磁通式测振动
第6章 磁电式传感器
6.1 磁电感应式传感器（电动式） 6.1.1 工作原理
第7章 磁电式传感器PPT课件
（2）输入电阻 Ri
控制电极间的电阻值（20±5℃）
输出电阻 R0
指霍尔电极间的电阻值
IH UH Ri
Ro
(3）不等位电势和不等位电阻
• 当霍尔元件的激励电流为I时，若
元件所处位置磁感应强度为零，
此时测得的空载霍尔电势。
• 不等位电势就是激励电流经不等
位电阻所产生的电压。 (4） 寄生直流电势
r0
U0 I
一般分为两种： 磁电感应式: 利用导体和磁场发生相对运动产生感应电势 霍尔式: 载流半导体在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电
势
第7章 磁电式传感器 7.1.1 磁电感应式传感器工作原理
以电磁感应原理为基础的，根据电磁感应定律，线圈两端 的感应电动势正比于线圈所包围的磁链对时间的变化率，即
e W d
– 对KHI乘积项同时进初行始补状偿态。：采KH用0,R恒i0流, 源I与H 0输入Ri回0RP路0RI并P0 联电阻 。
Ip
IH
温度变化后：Ri Ri0 (1 T ) Rp Rp0 (1 T )
Rp Is
UH
IH
RpIs Rp Ri
Rp0(1 T )Is Rp0(1 T ) Ri0(1 T )
要使
UH0=UH 即 KH0IH0B=KHIHB
图7-14 恒流温度补偿电路
Rp0
(
)Ri0
第7章 磁电式传感器
具有温度补偿的补偿电路
• 右图是一种常见的具有温度补偿 的不等位电势补偿电路。该补偿 电路本身也接成桥式电路，其工 作电压有霍尔元件的控制电压提 供；其中一个为热敏电阻Rt，并 且于霍尔元件的等效电阻的温度 特性相同。
第7章 磁电式传感器
第六章磁电式传感器PPT课件
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6.1 磁电感应式传感器
3. 磁栅式传感器 磁栅式传感器是利用磁栅与磁头的磁作用进行测量的位移传
感器。它是一种新型的数字式传感器，成本较低且便于安装 和使用。当需要时，可将原来的磁信号(磁栅)抹去，重新录制。 还可以安装在机床上后再录制磁信号，这对于消除安装误差 和机床本身的几何误差，以及提高测量精度都是十分有利的。 并且可以采用激光定位录磁，而不需要采用感光、腐蚀等工 艺,因而精度较高,可达±0.01mm/m，分辨率为1～5µm。 磁栅式传感器由磁栅、磁头和检测电路组成。如图6-7所示， 磁栅是在不导磁材料制成的栅基上镀一层均匀的磁膜，并录 上间距相等、极性正负交错的磁信号栅条制成的。目前磁栅 的栅条数一般在100～30 000之间，栅距应大于0.04mm，否则 磁头拾取信号的幅值将十分微弱。
1) 在一定的工作电流IC下，霍尔电压UH与外磁场磁感应强度 B成正比。这就是霍尔效应检测磁场的原理。
因此
1/ Pq
RH1/Pq
(6-9) (6-10)
可迁见移，率要也大想。霍一尔般效金应属强的，R H大就，要但大， 小也，即而材绝料缘的体电大阻率 而高 而小。
只有半导体才是二者兼优的制造霍尔元件的理想材料。
霍尔电压的产生可以用洛伦兹力来解释。
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6.2 霍 尔 元 件
6.1.2 磁电式传感器的应用
磁电式传感器直接输出感应电势，且传感器通常有较高的灵 敏度，所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传感器是速 度传感器，若要获取被测位移或角速度，则要配用积分或微 分电路。如图6-4所示为一般测量电路方框图。其中虚线框内 整形及微分部分电路仅用于以频率作为输出时。
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6.1 磁电感应式传感器
3. 磁栅式传感器 磁栅式传感器是利用磁栅与磁头的磁作用进行测量的位移传
感器。它是一种新型的数字式传感器，成本较低且便于安装 和使用。当需要时，可将原来的磁信号(磁栅)抹去，重新录制。 还可以安装在机床上后再录制磁信号，这对于消除安装误差 和机床本身的几何误差，以及提高测量精度都是十分有利的。 并且可以采用激光定位录磁，而不需要采用感光、腐蚀等工 艺,因而精度较高,可达±0.01mm/m，分辨率为1～5µm。 磁栅式传感器由磁栅、磁头和检测电路组成。如图6-7所示， 磁栅是在不导磁材料制成的栅基上镀一层均匀的磁膜，并录 上间距相等、极性正负交错的磁信号栅条制成的。目前磁栅 的栅条数一般在100～30 000之间，栅距应大于0.04mm，否则 磁头拾取信号的幅值将十分微弱。
1) 在一定的工作电流IC下，霍尔电压UH与外磁场磁感应强度 B成正比。这就是霍尔效应检测磁场的原理。
因此
1/ Pq
RH1/Pq
(6-9) (6-10)
可迁见移，率要也大想。霍一尔般效金应属强的，R H大就，要但大， 小也，即而材绝料缘的体电大阻率 而高 而小。
只有半导体才是二者兼优的制造霍尔元件的理想材料。
霍尔电压的产生可以用洛伦兹力来解释。
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6.2 霍 尔 元 件
6.1.2 磁电式传感器的应用
磁电式传感器直接输出感应电势，且传感器通常有较高的灵 敏度，所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传感器是速 度传感器，若要获取被测位移或角速度，则要配用积分或微 分电路。如图6-4所示为一般测量电路方框图。其中虚线框内 整形及微分部分电路仅用于以频率作为输出时。
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磁电感应式传感器PPT课件
1.被测旋转体 2.测量轮 3.线圈
4.软铁
5.永久磁铁 开磁路变磁通式传感器结构示意图
它与软铁4之间构成的磁路磁阻变化一次，磁通也就 变化一次，线圈3中产生的感应电动势的变化频率等 于测量齿轮2上齿轮的齿数和转速的乘积。
这种传感器结构简单，但需在被测对象上加装齿轮，
使用不方便，且因高速轴上加装齿轮会带来不平衡而
上述工作原理可知，磁电感应式传感器只适用于
动态测量。
.
5
5.2 磁电感应式传感器的类型
按磁场方式分类，磁电感应式传感器分为变磁通式 和恒定磁通式两大类，每类还有不同型式。
1.变磁通式
变磁通式传感器又称为变磁阻磁电感应式传感器或
变气隙磁电感应式传感器。这类传感器的线圈和磁
铁固定，利用铁磁性物质制成齿轮（或凸轮）与被
不宜测高转速。
.
7
（2）闭磁路变磁通式传感器
如测图量，轮被2在测磁旋场转气体隙1带中动等速椭圆转形动，1.被测物体 使气隙平均长度周期性地变化，
2.测量轮 3.线圈
因而磁路磁阻也周期性地变化，
4.软铁
磁通同样周期性地变化，则在线
圈3中产生感应电动势，其频率f
与测量轮2的转速n（rad/m）成
N
S
正比，即f=n/30。在这种结构中，
e N d dt
.
3
当线圈垂直于磁场方向运动以速度 v切割磁力线时，
感应电动势为： eNBlv
式中，l：每匝线圈的平均长度；
B：线圈所在磁场的磁感应强度（T）。
若线圈以角速度 转动，则感生电动势可写为：
eNBS
式中，S：每匝线圈的平均截面积。
.
4
只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，可 实现的方法很多，主要有：
第7章 磁电式传感器2PPT课件
积分电路输出
U 0 (t) C 1 F d t C 1 U R R d t R 1 C U R d t
微分电路输出
U 0(t)R iR C dU d c t(t)R C dU d it(t)
三、压磁式传感器
1.压磁效应
某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部 产生机械应力，从而引起磁导率的改变，这 种现象称为“压磁效应”。
图（a）是没有栅格的情况，电流只在电极附近偏
转，电阻增加很小。在L> b 长方形磁阻材料上面制作许
多平行等间距的金属条（即短路栅格），以短路霍耳电
势，这种栅格磁阻器件如图（b）所示，就相当于许多
扁条状磁阻串联。所以栅格磁阻器件既增加了零磁场电
阻值、又提高了磁
I
I
阻器件的灵敏度。
常用的磁阻元件有 B
压磁式传感器的电路原理框图
三、其它磁传感器
1、磁阻元件
是一种电阻随磁场变化而变化的磁敏元件， 也称MR元件。它的理论基础为磁阻效应。。
1） 磁阻效应
若给通以电流的金属或半导体材料的薄片 加以与电流垂直的外磁场，则其电阻值就增加。 称此种现象为磁致电阻变化效应，简称为磁阻 效应。
在磁场中，电流的流动路径会因磁场的作
磁阻效应还与样品的形状、尺寸密切相 关。这种与样品形状、尺寸有关的磁阻效应称 为磁阻效应的几何磁阻效应。
长方形磁阻器件只有在L(长度)<b（宽度 ）的条件下，才表现出较高的灵敏度。把 L<W的扁平器件串联起来，就会 得 到 磁场电 阻值较大、灵敏度较高的磁阻器件。
f(L/b)称为形状效应系数。
在恒定的磁感应强度下，其长度Ｌ 比宽度ｂ 越小，则Δρ/ρ０越大。各种形状的磁敏电阻， 圆盘形样品的磁阻效应最明显。
第9讲_磁电式传感器应用ppt课件
集散控制系统应用
第4章 磁电式传感器
主要内容：
传感器基础
4.1 磁电感应式传感器 4.2 霍尔式传感器 4.3 磁敏传感器
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
概述
➢ 磁电式传感器是利用电磁感应原理，将运动速度、 位移等物理量转换成线圈中的感应电动势输出。工作 时不需要外加电源，可直接将被测物体的机械能转换 为电量输出。是典型的有源传感器。 ➢ 特点：输出功率大，稳定可靠，可简化二次仪表， 但频率响应低。通常在10—100HZ适合作机械振动测 量、转速测量。传感器尺寸大、重。
检缺口、检齿
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
磁 场 测 量
转 速 测 量
集散控制系统应用
4.2.4 霍尔传感器的应用
霍尔传感器位移 测量原理
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
4.2.4 霍尔传感器的应用
场强度B的乘积成比例的电动势 U。H
➢通电的导体（半导体） 放在磁场中，电流I与磁 场B方向垂直，在导体另 外两侧会产生感应电动 势，这种现象称霍尔效 应。
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
4.2.1 霍尔效应
➢ 在磁场中导体自由电子在磁场的作用下做定向运动。 每个电子受洛仑兹力作用被推向导体的另一侧：
机
电
械
磁电式传感器
能
量
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
概述
➢ 霍尔传感器属于磁敏元件，磁敏元件也是基于磁电 转换原理，磁敏传感器是把磁学物理量转换成电信号。 ➢随着半导体技术的发展，磁敏元件得到应用和发展， 广泛用于自动控制、信息传递、电磁场、生物医学等 方面的电磁、压力、加速度、振动测量。 ➢ 特点：结构简单、体积小、动态特性好、寿命长。
第4章 磁电式传感器
主要内容：
传感器基础
4.1 磁电感应式传感器 4.2 霍尔式传感器 4.3 磁敏传感器
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
概述
➢ 磁电式传感器是利用电磁感应原理，将运动速度、 位移等物理量转换成线圈中的感应电动势输出。工作 时不需要外加电源，可直接将被测物体的机械能转换 为电量输出。是典型的有源传感器。 ➢ 特点：输出功率大，稳定可靠，可简化二次仪表， 但频率响应低。通常在10—100HZ适合作机械振动测 量、转速测量。传感器尺寸大、重。
检缺口、检齿
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
磁 场 测 量
转 速 测 量
集散控制系统应用
4.2.4 霍尔传感器的应用
霍尔传感器位移 测量原理
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
4.2.4 霍尔传感器的应用
场强度B的乘积成比例的电动势 U。H
➢通电的导体（半导体） 放在磁场中，电流I与磁 场B方向垂直，在导体另 外两侧会产生感应电动 势，这种现象称霍尔效 应。
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
4.2.1 霍尔效应
➢ 在磁场中导体自由电子在磁场的作用下做定向运动。 每个电子受洛仑兹力作用被推向导体的另一侧：
机
电
械
磁电式传感器
能
量
传感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
概述
➢ 霍尔传感器属于磁敏元件，磁敏元件也是基于磁电 转换原理，磁敏传感器是把磁学物理量转换成电信号。 ➢随着半导体技术的发展，磁敏元件得到应用和发展， 广泛用于自动控制、信息传递、电磁场、生物医学等 方面的电磁、压力、加速度、振动测量。 ➢ 特点：结构简单、体积小、动态特性好、寿命长。
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等 效 机 械 系 统
Vo为传感器外壳的运动速度，即被测物体运动速度； Vm为传感器惯性质量块的运动速度。
7.1 磁电感应式传感器
若V(t)为惯性质量块相对外壳的运动速度
运动方程 m dd (tV )tc(V t)K V (t)d t m dd 0(V t)t
幅频特性
Av()
(/n)2 1(/n)2[2(/n)2]
7.1 磁电感应式传感器
开磁路磁阻式转速传感器
43 2 1
NS
31
1－永久磁铁 2－软铁 3－感应线圈 4－齿7轮
结构比较简单，(a)但输出信号较小，
(b
当被测轴振动较大时，传感器输出波形失真较大。
7.1 磁电感应式传感器
闭磁路磁阻式转速传感器
图5.1.4 闭磁路磁阻式转速传感器
1 --转轴 2 --内齿轮 3a、3b --外齿轮 4 --线圈 5 --永久磁铁
因此磁电式速度传感器的频率较低，一般为10--15Hz。
7.2 霍尔式传感器
• 霍尔传感器工作原理 • 霍尔元件的结构和基本电路 • 霍尔元件的主要特性参数 • 霍尔元件误差及补偿 • 霍尔式传感器的应用
7.2 霍尔式传感器
一、霍尔传感器工作原理
霍尔器件是一种磁电传感器，其工作机理是 霍尔效应。
特点：
传感器的输出电势取决于线圈中磁场变化速 度，因而它是与被测速度成一定比例关系的。当转 速太低时，输出电势很小，以致无法测量。所以这 种传感器有一个下限工作频率，一般为50Hz左右， 闭磁路转速传感器的下限频率可降低到30Hz左右。 其上限工作频率可达100Hz。
7.1 磁电感应式传感器
四、磁电式传感器的动态特性
7.1 磁电感应式传感器
一、磁电式传感器的工作原理
法拉第电磁感应定律：
E k d
dt k为比例系数，E为感应电势，Φ为磁通。当E的单 位为伏特（V），φ的单位为韦伯（Wb），t的单 位为秒（s）时，k＝1，这时感应电势为：
E d
dt
7.1 磁电感应式传感器
如果线圈是N匝，磁场强度是B，每匝线圈的平均 长度la，线圈相对磁场运动的速度为υ=dx/dt。
7.1 磁电感应式传感器
磁电式振动传感器的结构原理
图5.1.2 磁电式振动传感器的结构原理图 1-弹簧片 2-永久磁铁 3-阻尼器 4-引线 5-芯杆 6-外壳 7-线圈 8-弹簧片
7.1 磁电感应式传感器
基本工作原理：
• 该传感器在使用时，把它与被测物体紧固在一 起，当物体振动时，传感器外壳随之振动，此 时线圈、阻尼环和芯杆的整体由于惯性而不随 之振动，因此它们与壳体产生相对运动，位于 磁路气隙间的线圈就切割磁力线，于是线圈就 产生正比于振动速度的感应电动势。该电动势 与速度成一一对应关系，可直接测量速度，经 过积分或微分电路便可测量位移或加速度。
相频特性 v()arc12 t(g( // nn))2
式中，ω——被测振动的角频率；ξ——传感器运动系统的阻尼比 ωn——传感器运动系统的固有角频率
7.1 磁电感应式传感器
磁电式速度传感器的频率响应特性曲线
只有ω>>ωn的情况下，Av(ω)≈1， 相对速度V(t)的大小才可以作为被测振动速度V0(t)的量度。
如图7.2.1所示，在 垂直于外磁场B的方 向上放置一导电板，
导电板通以电流I，
方向如图所示。
霍尔效应演示
7.1 磁电感应式传感器
内、外齿轮的齿数相同，当转轴联结到被 测轴上与被测图5.1.4 闭磁路磁组式转速传感 器轴一起转动时，内外齿轮的相对运动使磁路 气隙发生变化，因而磁阻发生变化并使贯穿于 线圈的磁通量变化，在线圈中感应出电势。与 开磁路情况相同，也可通过感应电动势频率测 量转速。
7.1 磁电感应式传感器
7.1 磁电感应式传感器
三、磁阻式磁电传感器
线圈和磁铁部分都是静止的，与被测物连接而运 动的部分是用导磁材料制成的，在运动中，它们改 变磁路的磁阻，因而改变贯穿线圈的磁通量，在线 圈中产生感应电动势。
用来测量转速，线圈中产生感应电动势的频率作 为输出，而感应电动势的频率取决于磁通变化的频 率。
结构：开磁路、闭磁路
磁电式传感器课件优秀课件
7.1 磁电感应式传感器
磁电式传感器——通过电磁感应原理将被测量 （如振动、转速、扭矩）转换成电势信号。
利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出 感应电势；属于机-电能量变换型传感器
优点: 不需要供电电源，电路简单， 性能稳定，输出阻抗小
7.1 磁电感应式传感器
一、磁电式传感器的工作原理 二、动圈式磁电传感器 三、磁阻式磁电传感器 四、磁电式传感器的动态特性
ENB asli n
α为运动方向与磁场方向间夹角，当α＝90°，线圈的 感应电动势为：
ENBal
7.1 磁电感应式传感器
2. 动圈式磁电传感器结构
磁电式传感器构成：
1、磁路系统 由ห้องสมุดไป่ตู้产生恒定直流磁场。为了减小传感器的体
积，一般都采用永久磁铁； 2、线圈
由它运动切割磁力线产生感应电动势。作为 一个完整的磁电式传感器，除了磁路系统和线圈 外，还有一些其它元件，如壳体、支承、阻尼器、 接线装置等。
则整个线圈中所产生的电动势为：
ENd d tNa B d dl x tNa B l
7.1 磁电感应式传感器
线圈相对磁场磁通变化率是由磁场强度、磁 路磁阻及线圈的运动速度决定的。
类型：恒磁通式和变磁通式（磁阻式）
动圈、动铁式
直接应用：测定速度 在信号调节电路中接积分电路，或微分
电路，磁电式传感器就可以用来测量位移 或加速度。
霍尔效应 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方
向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流 和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现 象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。
7.2 霍尔式传感器
b d
B
－ － －－ － － － －
fl
fE
EH I
＋ ＋＋ ＋ ＋ ＋ ＋＋＋
l
图7.2.1 霍尔效应原理图
7.1 磁电感应式传感器
二、 动圈式磁电传感器
1、 动圈式磁电传感器原理 2、 动圈式磁电传感器结构
7.1 磁电感应式传感器
1. 动圈式磁电传感器原理
图5.1.1 动圈式磁电传感器原理图
7.1 磁电感应式传感器
传感器原理
如果在线圈运动部分的磁场强度B是均匀的，则当线圈
与磁场的相对速度为υ时，线圈的感应电动势：
Vo为传感器外壳的运动速度，即被测物体运动速度； Vm为传感器惯性质量块的运动速度。
7.1 磁电感应式传感器
若V(t)为惯性质量块相对外壳的运动速度
运动方程 m dd (tV )tc(V t)K V (t)d t m dd 0(V t)t
幅频特性
Av()
(/n)2 1(/n)2[2(/n)2]
7.1 磁电感应式传感器
开磁路磁阻式转速传感器
43 2 1
NS
31
1－永久磁铁 2－软铁 3－感应线圈 4－齿7轮
结构比较简单，(a)但输出信号较小，
(b
当被测轴振动较大时，传感器输出波形失真较大。
7.1 磁电感应式传感器
闭磁路磁阻式转速传感器
图5.1.4 闭磁路磁阻式转速传感器
1 --转轴 2 --内齿轮 3a、3b --外齿轮 4 --线圈 5 --永久磁铁
因此磁电式速度传感器的频率较低，一般为10--15Hz。
7.2 霍尔式传感器
• 霍尔传感器工作原理 • 霍尔元件的结构和基本电路 • 霍尔元件的主要特性参数 • 霍尔元件误差及补偿 • 霍尔式传感器的应用
7.2 霍尔式传感器
一、霍尔传感器工作原理
霍尔器件是一种磁电传感器，其工作机理是 霍尔效应。
特点：
传感器的输出电势取决于线圈中磁场变化速 度，因而它是与被测速度成一定比例关系的。当转 速太低时，输出电势很小，以致无法测量。所以这 种传感器有一个下限工作频率，一般为50Hz左右， 闭磁路转速传感器的下限频率可降低到30Hz左右。 其上限工作频率可达100Hz。
7.1 磁电感应式传感器
四、磁电式传感器的动态特性
7.1 磁电感应式传感器
一、磁电式传感器的工作原理
法拉第电磁感应定律：
E k d
dt k为比例系数，E为感应电势，Φ为磁通。当E的单 位为伏特（V），φ的单位为韦伯（Wb），t的单 位为秒（s）时，k＝1，这时感应电势为：
E d
dt
7.1 磁电感应式传感器
如果线圈是N匝，磁场强度是B，每匝线圈的平均 长度la，线圈相对磁场运动的速度为υ=dx/dt。
7.1 磁电感应式传感器
磁电式振动传感器的结构原理
图5.1.2 磁电式振动传感器的结构原理图 1-弹簧片 2-永久磁铁 3-阻尼器 4-引线 5-芯杆 6-外壳 7-线圈 8-弹簧片
7.1 磁电感应式传感器
基本工作原理：
• 该传感器在使用时，把它与被测物体紧固在一 起，当物体振动时，传感器外壳随之振动，此 时线圈、阻尼环和芯杆的整体由于惯性而不随 之振动，因此它们与壳体产生相对运动，位于 磁路气隙间的线圈就切割磁力线，于是线圈就 产生正比于振动速度的感应电动势。该电动势 与速度成一一对应关系，可直接测量速度，经 过积分或微分电路便可测量位移或加速度。
相频特性 v()arc12 t(g( // nn))2
式中，ω——被测振动的角频率；ξ——传感器运动系统的阻尼比 ωn——传感器运动系统的固有角频率
7.1 磁电感应式传感器
磁电式速度传感器的频率响应特性曲线
只有ω>>ωn的情况下，Av(ω)≈1， 相对速度V(t)的大小才可以作为被测振动速度V0(t)的量度。
如图7.2.1所示，在 垂直于外磁场B的方 向上放置一导电板，
导电板通以电流I，
方向如图所示。
霍尔效应演示
7.1 磁电感应式传感器
内、外齿轮的齿数相同，当转轴联结到被 测轴上与被测图5.1.4 闭磁路磁组式转速传感 器轴一起转动时，内外齿轮的相对运动使磁路 气隙发生变化，因而磁阻发生变化并使贯穿于 线圈的磁通量变化，在线圈中感应出电势。与 开磁路情况相同，也可通过感应电动势频率测 量转速。
7.1 磁电感应式传感器
7.1 磁电感应式传感器
三、磁阻式磁电传感器
线圈和磁铁部分都是静止的，与被测物连接而运 动的部分是用导磁材料制成的，在运动中，它们改 变磁路的磁阻，因而改变贯穿线圈的磁通量，在线 圈中产生感应电动势。
用来测量转速，线圈中产生感应电动势的频率作 为输出，而感应电动势的频率取决于磁通变化的频 率。
结构：开磁路、闭磁路
磁电式传感器课件优秀课件
7.1 磁电感应式传感器
磁电式传感器——通过电磁感应原理将被测量 （如振动、转速、扭矩）转换成电势信号。
利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出 感应电势；属于机-电能量变换型传感器
优点: 不需要供电电源，电路简单， 性能稳定，输出阻抗小
7.1 磁电感应式传感器
一、磁电式传感器的工作原理 二、动圈式磁电传感器 三、磁阻式磁电传感器 四、磁电式传感器的动态特性
ENB asli n
α为运动方向与磁场方向间夹角，当α＝90°，线圈的 感应电动势为：
ENBal
7.1 磁电感应式传感器
2. 动圈式磁电传感器结构
磁电式传感器构成：
1、磁路系统 由ห้องสมุดไป่ตู้产生恒定直流磁场。为了减小传感器的体
积，一般都采用永久磁铁； 2、线圈
由它运动切割磁力线产生感应电动势。作为 一个完整的磁电式传感器，除了磁路系统和线圈 外，还有一些其它元件，如壳体、支承、阻尼器、 接线装置等。
则整个线圈中所产生的电动势为：
ENd d tNa B d dl x tNa B l
7.1 磁电感应式传感器
线圈相对磁场磁通变化率是由磁场强度、磁 路磁阻及线圈的运动速度决定的。
类型：恒磁通式和变磁通式（磁阻式）
动圈、动铁式
直接应用：测定速度 在信号调节电路中接积分电路，或微分
电路，磁电式传感器就可以用来测量位移 或加速度。
霍尔效应 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方
向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流 和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现 象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。
7.2 霍尔式传感器
b d
B
－ － －－ － － － －
fl
fE
EH I
＋ ＋＋ ＋ ＋ ＋ ＋＋＋
l
图7.2.1 霍尔效应原理图
7.1 磁电感应式传感器
二、 动圈式磁电传感器
1、 动圈式磁电传感器原理 2、 动圈式磁电传感器结构
7.1 磁电感应式传感器
1. 动圈式磁电传感器原理
图5.1.1 动圈式磁电传感器原理图
7.1 磁电感应式传感器
传感器原理
如果在线圈运动部分的磁场强度B是均匀的，则当线圈
与磁场的相对速度为υ时，线圈的感应电动势：