磁敏传感器PPT课件
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工学磁电磁敏式传感器PPT课件
这一数值是很可观的，需要进行温度补 偿。
热磁分流器补偿：
热磁分流器由具有很大负温度系数的 特殊磁性材料做成。
在正常工作温度下已将空气隙磁通分 掉一小部分。当温度升高时，热磁分流器 的磁导率显著下降，经分流掉的磁通占总 磁通的比例较正常工作温度下显著降低， 从而保持空气隙的工作磁通不随温度变化， 维持传感器灵敏度为常数。
件上的有效磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即Bcos，这时的霍尔
电势为
UH =KHIBcos
2. 工作原理
霍尔效应是物质中的运动电荷受磁场中洛仑兹（Lorentz)力作用而产生的一种特性。
霍尔元件(设为N 型半导体)置于磁场B中，当通以电流I 时，运动电荷（载流子电子）受磁场中洛仑 兹力fL 的作用，向垂直于B 和电流I的方向偏移，其方向符合右手螺旋定律，即运动电荷（电子）有向 某一端积聚的现象，使霍尔元件一端面产生负电荷积聚，另一端面则为正电荷积聚。由于电荷聚积， 产生静电场，该静电场对运动电荷（电子）的作用力fE 与洛仑兹力fL方向相反，阻止其偏转，当二力 相等时，电荷积累达到动态平衡，此时的静电场即为霍尔电场，在电荷积聚的两面上产生的电势称为 霍尔电势。
种传感器。
4、磁电式传感器只用于测量
，可以直接测量振动物体的线
速度或旋转体的角速度，加入积分或者微分电路后，可以测量位移和
加速度。
§6.2 霍尔式传感器
霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。 1879年美国物理学家霍尔（E.H.Hall）首先在金属材料中发现了霍尔效应, 但由于 金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。随着半导体技术的发展, 开始用半导体材料 制成霍尔元件, 由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。 优点：灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功 耗小、频率高（可达1MHz）、耐高温、耐震动、不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污 染或腐蚀。 已广泛应用于非电量测量、自动控制、计算机装置和现代军事技术等各个领域。
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。
磁敏传感器概要PPT课件
• 磁阻传感器主要有长方形磁阻元件、栅格型磁阻元件、科宾诺元件以及InSb— Nisb共晶磁阳元件。
• 磁阻传感器的应用举例 • 位移测量:磁敏电阻与被测物体连接在一起，当待测物体移动时，将带动磁敏电阻在
磁场中移动。由于磁阻效应，磁敏电阻的阻值将发生变化，据此可以求得待测物体 的位移大小。 • 磁阻式无触点开关:当磁阻元件接近永久磁铁时，会使元件的阻值增大，由于磁阻元 件的输出信号大，无需再将信号放大就可以直接驱动功率三极管，实现无触点开关 的功能。
****何谓霍尔电势？如何计算？
半导体薄片置于磁场中，当它的电流方 向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行 于电流和磁场方向的两个面之间产生的电动 势称为霍尔电势。产生霍尔电动势的半导体 薄片称为霍尔传感器。
第5页/共62页
UH
RH
IB d
KH IB
(V)
式中， RH为霍尔常数； I为通过霍尔传感器的电流(A)； B为外加磁场的磁感应强度(T)； d为霍尔传感器的厚度(m)。 KH为霍尔传感器灵敏度。
第6页/共62页
例5-1
已知某霍尔传感器的激励电流I= 3A， 磁场的磁感应强B=5×10-3 T，导 体薄片的厚度d=2mm，霍尔常数 RH＝0.5，试求薄片导体产生的霍
尔电势UUHH的大R小H 。IdB KH IB
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何种材料适合制作霍尔传感器，为什 么？
因为霍尔常数等于霍尔片材料的 电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积。若要 霍尔效应强, 则RH值大, 因此要求霍尔 片材料有较大的电阻率和载流子迁移 率。
霍尔元件的结构及符号是什么？
由霍尔片、四根引线和壳体组成 a, b两根引线，称为控制电流端引线 c, d两根引线，称为霍尔输出引线 霍尔元件符号如下：
第4章 磁敏传感器-PPT课件
0
得
RL
Ro0
1
2019/7/5
传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
3、采用恒压源和输入回路串联电阻 4、采用温度补偿元件(如热敏电阻、电阻丝等)
2019/7/5
传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
2019/7/5
传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
霍尔元件不等位电势 U 0的温度补偿
B=0 欧姆表
2019/7/5
传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
（4）基本特性
UH＝ KH I B
直线性：指霍尔器件的输出电势UH分别和基本参数
I、U、B之间呈线性关系。
灵敏度KH：
乘积灵敏度：
霍尔元件的输出电压要由磁感应强度B和控制电流
I的乘积来确定,表示霍尔电势UH与两者乘积之间的比
值，通常以mV/(mA·0.1T)。
简单、测量精度差、 受外界干扰大
IC VH
I
B
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传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
（2）导线贯穿磁芯法
导磁铁芯
环形铁芯集中磁力线， 提高电流测量精度
（3）绕线法
I
通电导线
• 该电场产生的电场力fE 阻止电子继续偏转。
当fEfl 时，电荷积累 平达 衡到 。
fl e(vB) fEeE
2019/7/5
传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
fle(vB )fEeE
EvBU bHEvBUHbvB
Inebd
U HB bn Ie B dR HId BK H IBRH
2019/7/5
传感器原理及应用
磁敏式传感器.课件
详细描述
新型磁敏材料如稀土永磁材料、铁氧体材料等具有更高 的磁导率和磁感应强度，能够提高传感器的灵敏度和响 应速度。同时，新工艺如薄膜制备、纳米刻蚀等技术的 应用，使得传感器尺寸更小、精度更高。
多功能化与集成化
总结词
磁敏式传感器正朝着多功能化和集成化方向发展，以 满足复杂环境下多参数检测和系统集成的需求。
响应时间
总结词
响应时间是磁敏式传感器对磁场变化做出反应所需的时间。
详细描述
响应时间越短，表示传感器对磁场变化的响应速度越快。在动态测量中，需要选择响应时间较短的传 感器，以确保测量的实时性和准确性。
温度稳定性
总结词
温度稳定性是指磁敏式传感器在温度变化下 保持性能稳定的能力。
详细描述
温度稳定性越高，表示传感器受温度影响越 小，能够保证测量的准确性。在高温或温度 变化较大的环境中，选择温度稳定性较高的 磁敏式传感器尤为重要。
详细描述
多功能化传感器不仅可以检测磁场强度，还可以同时检 测温度、压力、湿度等多种参数。集成化则将多个传感 器单元集成在一个芯片上，实现多参数的同时测量和传 输，提高系统的可靠性和稳定性。
网络化与智能化
总结词
网络化和智能化是磁敏式传感器的未来 发展趋势，将推动传感器在物联网、智 能制造等领域的应用。
电子罗盘
磁敏式传感器可以用于电子罗盘的制造，提供方向信息。
要点二
磁场矢量测量
通过多个磁敏式传感器的组合，可以用于磁场矢量的测量， 常用于地球磁场测量、磁场矢量分析等领域。
06
磁敏式传感器的发展趋势与展望
新材料与新工艺的应用
总结词
随着科技的不断进步，新材料与新工艺在磁敏式传感器 中的应用越来越广泛，为传感器性能的提升和功能拓展 提供了更多可能性。
磁敏传感器概要课件
详细描述
当电流通过一个导体时，如果有一个外部磁场作用在导体上，那么导体的电阻值 会产生变化。利用这个电阻值的变化可以测量外部磁场的大小和方向。磁阻传感 器具有较高的灵敏度和响应速度。
磁致伸缩效应
总结词
磁致伸缩效应是磁敏传感器另一种重要的技术原理，它利用磁场改变材料的长度和体积，从而检测磁场强度和方 向。
以满足不同应用场景的需求。
通过技术创新和规模化生产，实 现成本与性能的最佳平衡，是磁
敏传感器发展的关键。
标准化与互操作性
为了提高磁敏传感器的市场竞争 力，需要制定统一的标准和规范 ，促进产品的互换性和互操作性
。
标准化有助于提高产品质量、降 低生产成本、促进产业升级和技
术创新。
建立磁敏传感器的标准体系，推 动产业协同发展，是未来发展的
随着物联网技术的发展，磁敏 传感器在智能家居、智慧城市 等领域的应用前景广阔。
磁敏传感器在新能源领域的应 用，如风力发电、太阳能逆变 器等，具有巨大的市场潜力。
成本与性能的平衡
降低磁敏传感器的成本是市场推 广的关键，需要优化生产工艺和
降低材料成本。
在追求低成本的同时，需要保证 传感器的性能稳定性和可靠性，
PART 04
磁敏传感器的发展趋势与 挑战
பைடு நூலகம்
技术创新与突破
磁敏传感器技术不断进步，新型材料和工艺的应用提高了传感器的灵敏度和可靠性 。
集成化与微型化成为磁敏传感器的发展趋势，有助于降低成本、减小体积和重量。
磁敏传感器与其他传感器的集成，实现多参数测量，提高了测量精度和可靠性。
应用领域的拓展
磁敏传感器在智能制造、机器 人、航空航天、医疗等领域的 应用逐渐增多。
详细描述
当电流通过一个导体时，如果有一个外部磁场作用在导体上，那么导体的电阻值 会产生变化。利用这个电阻值的变化可以测量外部磁场的大小和方向。磁阻传感 器具有较高的灵敏度和响应速度。
磁致伸缩效应
总结词
磁致伸缩效应是磁敏传感器另一种重要的技术原理，它利用磁场改变材料的长度和体积，从而检测磁场强度和方 向。
以满足不同应用场景的需求。
通过技术创新和规模化生产，实 现成本与性能的最佳平衡，是磁
敏传感器发展的关键。
标准化与互操作性
为了提高磁敏传感器的市场竞争 力，需要制定统一的标准和规范 ，促进产品的互换性和互操作性
。
标准化有助于提高产品质量、降 低生产成本、促进产业升级和技
术创新。
建立磁敏传感器的标准体系，推 动产业协同发展，是未来发展的
随着物联网技术的发展，磁敏 传感器在智能家居、智慧城市 等领域的应用前景广阔。
磁敏传感器在新能源领域的应 用，如风力发电、太阳能逆变 器等，具有巨大的市场潜力。
成本与性能的平衡
降低磁敏传感器的成本是市场推 广的关键，需要优化生产工艺和
降低材料成本。
在追求低成本的同时，需要保证 传感器的性能稳定性和可靠性，
PART 04
磁敏传感器的发展趋势与 挑战
பைடு நூலகம்
技术创新与突破
磁敏传感器技术不断进步，新型材料和工艺的应用提高了传感器的灵敏度和可靠性 。
集成化与微型化成为磁敏传感器的发展趋势，有助于降低成本、减小体积和重量。
磁敏传感器与其他传感器的集成，实现多参数测量，提高了测量精度和可靠性。
应用领域的拓展
磁敏传感器在智能制造、机器 人、航空航天、医疗等领域的 应用逐渐增多。
详细描述
磁敏传感器PPT课件
通常采用预极化方法或辅助磁场方法来建立质子宏观 磁矩，以增强信号幅度。
具体作法是:用圆柱形玻璃容器装满水样品或含氢质子液 体，作为灵敏元件，在容器周围绕上极化线圈和测量线 圈或共用一个线圈，使线圈轴向垂直于外磁场T方向。
在垂直于外磁场方向加一极化场H（该场强约为外磁场 的200倍）。在极化场作用下，容器内水中质子磁矩沿 极化场方向排列，形成宏观磁矩，如下图所示。
磁敏传感器的种类
▪质子旋进式磁敏传感器 ▪光泵式磁敏传感器 ▪SQUID（超导量子干涉器）磁敏传感器 ▪磁通门式磁敏传感器 ▪感应式磁敏传感器 ▪半导体磁敏传感器
霍尔器件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁敏电阻
▪机械式磁敏传感器 ▪光纤式磁敏传感器
第一节 质子旋进式磁敏传感器
质子旋进式磁敏传感器是利用质子在外磁场 中的旋进现象，根据磁共振原理研制成功的。
二、磁场的测量与旋进信号
在核磁共振中，共振信号的幅度与被测磁场T3/2成正比。
当被测磁场很弱时，信号幅度大大衰减。对微弱的被测 磁场，用一般的核磁共振检测方法是接收不到旋进信号 的。为了测得质子磁矩M绕外磁场的旋进频率 f 信号， 必须采取特殊方法： 使沿外磁场方向排列的质子磁矩,在极化场的激励下,建立 质子宏观磁矩,并使其方向于外磁场方向垂直或接近垂直
在自由旋进的过程中，磁矩M的横向分量以t2（横向弛 豫时间）为时间常数并随时间逐渐趋近于零；在测量 线圈中所接收的感应信号，也是以t2为时间常数按指数 规律衰减的。
y
υ
感应信号衰减示意图
M衰减示意图
t2
M
x
t ω=γ T
质子旋进式磁敏传感器的组成
核心：500cc左右有机玻璃容器,在容器外面绕以数百匝
dM y dt
具体作法是:用圆柱形玻璃容器装满水样品或含氢质子液 体，作为灵敏元件，在容器周围绕上极化线圈和测量线 圈或共用一个线圈，使线圈轴向垂直于外磁场T方向。
在垂直于外磁场方向加一极化场H（该场强约为外磁场 的200倍）。在极化场作用下，容器内水中质子磁矩沿 极化场方向排列，形成宏观磁矩，如下图所示。
磁敏传感器的种类
▪质子旋进式磁敏传感器 ▪光泵式磁敏传感器 ▪SQUID（超导量子干涉器）磁敏传感器 ▪磁通门式磁敏传感器 ▪感应式磁敏传感器 ▪半导体磁敏传感器
霍尔器件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁敏电阻
▪机械式磁敏传感器 ▪光纤式磁敏传感器
第一节 质子旋进式磁敏传感器
质子旋进式磁敏传感器是利用质子在外磁场 中的旋进现象，根据磁共振原理研制成功的。
二、磁场的测量与旋进信号
在核磁共振中，共振信号的幅度与被测磁场T3/2成正比。
当被测磁场很弱时，信号幅度大大衰减。对微弱的被测 磁场，用一般的核磁共振检测方法是接收不到旋进信号 的。为了测得质子磁矩M绕外磁场的旋进频率 f 信号， 必须采取特殊方法： 使沿外磁场方向排列的质子磁矩,在极化场的激励下,建立 质子宏观磁矩,并使其方向于外磁场方向垂直或接近垂直
在自由旋进的过程中，磁矩M的横向分量以t2（横向弛 豫时间）为时间常数并随时间逐渐趋近于零；在测量 线圈中所接收的感应信号，也是以t2为时间常数按指数 规律衰减的。
y
υ
感应信号衰减示意图
M衰减示意图
t2
M
x
t ω=γ T
质子旋进式磁敏传感器的组成
核心：500cc左右有机玻璃容器,在容器外面绕以数百匝
dM y dt
磁敏传感器(讲)课件
磁通门技术
总结词
磁通门技术利用铁磁材料的磁化强度随磁场强度变化的特点 来检测磁场。
详细描述
铁磁材料在磁场中被磁化后，其磁化强度随磁场强度的变化 而变化。通过测量铁磁材料的磁化强度，可以间接地检测磁 场。磁通门技术具有较高的灵敏度和线性度，因此在高精度 磁场测量中得到广泛应用。
隧道效应
总结词
隧道效应是利用电子在两个金属间通过隧道穿透的原理来检测磁场。
磁敏传感器容易受到噪声干扰 ，如电磁干扰、电源波动等， 影响测量精度。
成本较高
相对于一些其他传感器，磁敏 传感器的制造成本较高。
稳定性不足
磁敏传感器的稳定性有待提高 ，需要定期校准和维护。
改进方向
温度补偿技术
研究和发展温度补偿技术，以减小温 度对磁敏传感器的影响。
噪声抑制技术
采用先进的信号处理技术，抑制噪声 干扰，提高测量精度。
常工作。
汽车电子
用于检测车辆的磁场变化，如 发动机点火、车轮转速等，提 高车辆的安全性和稳定性。
环保监测
用于检测环境中的磁场变化， 如气体泄漏、地下水污染等，
保障环境和人类健康。
02
磁敏传感器的原理
霍尔效应
总结词
霍尔效应是磁敏传感器中最常用的一种效应，利用半导体材料在磁场中导电时 产生的电动势来检测磁场。
通过检测磁性材料的磁性特征，可以 判断材料的种类、磁性状态等，用于 材料科学、冶金等领域。
电流测量
直流电流检测
磁敏传感器可以检测直流电流的大小，常用于电源管理、电机控制等领域。
交流电流检测
通过检测交流电产生的磁场，磁敏传感器能够测量交流电流的幅值和频率，广泛应用于电力系统和自 动化控制领域。
位置和角度检测
第9章 磁敏式传感器 36页PPT
4×2×0.1mm3 激励电极 霍尔电极
霍尔元件在测量电路中一般有两种表示方法。 霍尔元件的基本电路
霍尔元件的转换效率较低，实际应用中，可将几个 霍尔元件的输出串联或采用运算放大器放大，以获 得较大的UH。
霍尔元件的连接电路
2、霍尔元件的材料及主要特性参数
霍尔元件多采用N型半导体材料（高的电阻率和载 流子的迁移率）。目前最常用的霍尔元件材料有锗 (Ge)、硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)等半 导体材料。
IcIR P0(1R P 0T (1 ) R i0 T (1 ) T)
当温度变化ΔT时，为使霍尔电势不变则必须有如下关系：
U H 0K H 0Ic0BK HIcBU H
K H 0(1 T)BR IP0(1R P 0T (1 ) R i0T (1 ) T)
函数，所以同时要考虑温度补偿问题 。
温度误差及其补偿
常用的补偿电路包括：恒流源激励并联分流电阻 补偿电路；恒压源激励输入回路串联电阻补偿电 路；电桥补偿电路；以及采用正、负不同温度系 数的电阻或合理选取负载电阻的阻值补偿电路等 等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
假选设用初的始补温偿度电为阻TR0P时0，有被如分下流参掉数的：电霍流尔为元Ip件0，的激输励入电电流阻Ic为0，R霍i0， 尔元件的灵敏度KH0。
主要特性：
磁电特性：电阻的增量与磁场的平方成正比；与 磁场的正负无关；
温度特性：温度系数影响大；
频率特性：工作频率范围大；磁感应的范围比霍 尔元件大。
3、磁敏电阻的应用
磁头；接近开关和无触点开关；也可用于位 移、力、加速度等参数的测量。
R1、R2
磁敏电阻位移传感器
9.3 磁敏二极管和磁敏三极管
霍尔元件在测量电路中一般有两种表示方法。 霍尔元件的基本电路
霍尔元件的转换效率较低，实际应用中，可将几个 霍尔元件的输出串联或采用运算放大器放大，以获 得较大的UH。
霍尔元件的连接电路
2、霍尔元件的材料及主要特性参数
霍尔元件多采用N型半导体材料（高的电阻率和载 流子的迁移率）。目前最常用的霍尔元件材料有锗 (Ge)、硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)等半 导体材料。
IcIR P0(1R P 0T (1 ) R i0 T (1 ) T)
当温度变化ΔT时，为使霍尔电势不变则必须有如下关系：
U H 0K H 0Ic0BK HIcBU H
K H 0(1 T)BR IP0(1R P 0T (1 ) R i0T (1 ) T)
函数，所以同时要考虑温度补偿问题 。
温度误差及其补偿
常用的补偿电路包括：恒流源激励并联分流电阻 补偿电路；恒压源激励输入回路串联电阻补偿电 路；电桥补偿电路；以及采用正、负不同温度系 数的电阻或合理选取负载电阻的阻值补偿电路等 等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
假选设用初的始补温偿度电为阻TR0P时0，有被如分下流参掉数的：电霍流尔为元Ip件0，的激输励入电电流阻Ic为0，R霍i0， 尔元件的灵敏度KH0。
主要特性：
磁电特性：电阻的增量与磁场的平方成正比；与 磁场的正负无关；
温度特性：温度系数影响大；
频率特性：工作频率范围大；磁感应的范围比霍 尔元件大。
3、磁敏电阻的应用
磁头；接近开关和无触点开关；也可用于位 移、力、加速度等参数的测量。
R1、R2
磁敏电阻位移传感器
9.3 磁敏二极管和磁敏三极管
磁敏传感器PPT课件
l b
形状效应系数 磁敏元件的长度
磁敏元件的宽度△
这种由于磁敏元件的几何尺寸变化而引起的磁阻 大小变化的现象，叫形状效应。
.
32
磁阻元件是利用半导体的磁阻效应和形状效应研制 而成。
(1)长方形磁阻元件
其长度L大于宽度b，在两端部制成电极，构成两端器件
.
33
在电场和磁场相互垂直得固体中电子的运动
.
UB、IB——磁场为B时， 磁敏二极管两端流过的 电压和电流
.
11
3.温度补偿及提高灵敏度的措施
①互补式电路
温度特性曲线
.
12
②差分式电路
.
13
③全桥式电路
要求:灵敏度高
用交流电源或脉冲电压源
.
14
二.磁敏三极管的工作原理和主要特性
1.结构和原理 电路符号:
结构:
.
15
工作原理:
a.无磁场: 集电极电流小,基极电流大
⑥工作电压 3V ~ 几十V
.
20
3.温度补偿及提高灵敏度的措施 ①负温度系数管
用正温度系数普通硅三极管
.
21
②正温度系数管(3BCM)
.
22
③选择特性一致,磁性相反
差分式补偿电路
.
23
三﹑磁敏管的应用
漏磁探伤仪的原理如图：
a.钢棒被磁化局部表面时，若无缺陷，探头附近没有泄漏磁通， 无信息输出 b.缺陷处的泄漏磁通将作用于探头上，使其产生输出信号
b.加正向磁场 洛仑兹力,基极电流加大, 集电极电流更小
c.加反向磁场 洛仑兹力,集电极电流加大
.
16
2.磁敏三极管主要特性 ①伏安特性
.
形状效应系数 磁敏元件的长度
磁敏元件的宽度△
这种由于磁敏元件的几何尺寸变化而引起的磁阻 大小变化的现象，叫形状效应。
.
32
磁阻元件是利用半导体的磁阻效应和形状效应研制 而成。
(1)长方形磁阻元件
其长度L大于宽度b，在两端部制成电极，构成两端器件
.
33
在电场和磁场相互垂直得固体中电子的运动
.
UB、IB——磁场为B时， 磁敏二极管两端流过的 电压和电流
.
11
3.温度补偿及提高灵敏度的措施
①互补式电路
温度特性曲线
.
12
②差分式电路
.
13
③全桥式电路
要求:灵敏度高
用交流电源或脉冲电压源
.
14
二.磁敏三极管的工作原理和主要特性
1.结构和原理 电路符号:
结构:
.
15
工作原理:
a.无磁场: 集电极电流小,基极电流大
⑥工作电压 3V ~ 几十V
.
20
3.温度补偿及提高灵敏度的措施 ①负温度系数管
用正温度系数普通硅三极管
.
21
②正温度系数管(3BCM)
.
22
③选择特性一致,磁性相反
差分式补偿电路
.
23
三﹑磁敏管的应用
漏磁探伤仪的原理如图：
a.钢棒被磁化局部表面时，若无缺陷，探头附近没有泄漏磁通， 无信息输出 b.缺陷处的泄漏磁通将作用于探头上，使其产生输出信号
b.加正向磁场 洛仑兹力,基极电流加大, 集电极电流更小
c.加反向磁场 洛仑兹力,集电极电流加大
.
16
2.磁敏三极管主要特性 ①伏安特性
.
《磁敏传感器介绍》课件
磁敏传感器在工厂自动化、机器人技术和生 产线控制中起到关键作用。
2 汽车行业
用于车辆导航、制动系统、空调系统和倒车 雷达等汽车应用中。
3 医疗设备
4 消费电子
应用于MRI机器、心脏起搏器和血液测量等医 疗设备中。
用于智能手机、平板电脑和游戏手柄等消费 电子产品中。
磁敏传感器的性能评价指标
1 灵敏度
磁敏传感器的分类和类型
磁电传感器
利用磁电效应将磁场转换为电信号，如霍尔传感器和磁电电流传感器。
磁阻传感器
根据磁场的磁阻变化来测量磁场强度，如磁阻式位置传感器和磁阻角度传感器。
磁感应传感器
利用磁感应效应测量磁场强度和方向，如磁感应式位置传感器和磁感应式角度传感器。
磁敏传感器的应用领域
1 工业自动化
磁敏传感器介绍
欢迎来到《磁敏传感器介绍》PPT课件。本课程将为您详细介绍磁敏传感器的 定义、原理和应用领域，以及评价指标和创新技术。让我们一起探索这个引 人入胜的领域！
磁敏传感器的定义和原理
磁敏传感器是一种能够检测和测量磁场强度和磁场变化的设备。它们基于磁敏效应工作，如霍尔效应、磁电效 应和磁致伸缩效应。这些传感器在广泛的应用中发挥着关键的作用。
3
低功耗
优化电路设计和材料选择以降低功耗。
磁敏传感器的创新技术
量子磁敏传感器
利用量子效应实现更高灵敏度和 更低功耗的磁敏传感器。
人工智能应用
结合人工智能算法分析传感器数 据，提高复杂环境下的性能。
物联网集成
将磁敏传感器与物联网技术相结 合，实现智能化和远程监测。
总结和展望
通过本课程，我们了解了磁敏传感器的定义、原理、分类、应用领域、性能 评价指标以及创新技术。未来，随着技术的不断发展，磁敏传感器将在更多 领域发挥关键作用，带来更多惊喜和突破。
磁敏传感器讲PPT课件
设霍尔元件为N型半导体，其长度为l，宽度为b，厚度为 d。又设电子以均匀的速度v运动，则在垂直方向施加的磁感应 强度B的作用下，空穴受到洛仑兹力
fL qvB q—电子电量(1.62×10-19C)； v—载流子运动速度。
.
11
根据右手螺旋定则，电子运动方向向上偏移，则在上端产生 电子积聚，下端失去电子产生正电荷积聚。从而形成电场。
17
I
B
V
R E
IH R3 VH
霍尔元件的基本电路
控制电流I；
霍耳电势VH； 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,R为调节电阻,保证器件内所 需控制电流I。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。
VH=KHBI KH——Hall元件灵敏度，表示霍耳电势VH与磁感应强 度B和控制电流I乘积之间的比值，mV/(mA·KGs)。因为
霍耳元件的输出电压要由两个输入量的乘积来确定, 故又称为乘积灵敏度。
.
21
若控制电流值固定，则： VH＝KBB
KB——磁场灵敏度，通常以额定电流为标准。磁场灵敏 度等于霍耳元件通以额定电流时每单位磁感应强度对应 的霍耳电势值。常用于磁场测量等情况。
VH＝ KH I B cosθ
.
15
设 KH=RH / d VH＝ KH I B
KH—霍尔元件灵敏度。它与材料的物理性质和几何尺寸有关， 它决定霍尔电势的强弱。
若磁感应强度B的方向与霍尔元件的平面法线夹角为θ时， 霍耳电势应为：
VH＝ KH I B cosθ
fL qvB q—电子电量(1.62×10-19C)； v—载流子运动速度。
.
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根据右手螺旋定则，电子运动方向向上偏移，则在上端产生 电子积聚，下端失去电子产生正电荷积聚。从而形成电场。
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I
B
V
R E
IH R3 VH
霍尔元件的基本电路
控制电流I；
霍耳电势VH； 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,R为调节电阻,保证器件内所 需控制电流I。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。
VH=KHBI KH——Hall元件灵敏度，表示霍耳电势VH与磁感应强 度B和控制电流I乘积之间的比值，mV/(mA·KGs)。因为
霍耳元件的输出电压要由两个输入量的乘积来确定, 故又称为乘积灵敏度。
.
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若控制电流值固定，则： VH＝KBB
KB——磁场灵敏度，通常以额定电流为标准。磁场灵敏 度等于霍耳元件通以额定电流时每单位磁感应强度对应 的霍耳电势值。常用于磁场测量等情况。
VH＝ KH I B cosθ
.
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设 KH=RH / d VH＝ KH I B
KH—霍尔元件灵敏度。它与材料的物理性质和几何尺寸有关， 它决定霍尔电势的强弱。
若磁感应强度B的方向与霍尔元件的平面法线夹角为θ时， 霍耳电势应为：
VH＝ KH I B cosθ
磁敏式传感器 ppt课件
第7章
磁敏式传感器
1
主要内容
7.1 磁电感应式传感器 7.2 霍尔式传感器
2
3
7.1 磁电感应式传感器
磁电感应式传感器又称感应式或电动式传感器， 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，是一种有源传感器
7
变磁通式磁电传感器（用于角速度测量）
43 2 1 NS
31 7
A 6
A
5
5
6
(a)
(b)
主要靠改变磁路的磁通大小进行测量，即改变磁路的磁阻
8
图（a）为开磁路变磁通式：线圈、磁铁静止不动， 测量 齿轮安装在被测旋转体上，随被测体一起转动。每转动一个齿， 齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次， 线圈中 产生感应电势，其变化频率等于被测转速与测量齿轮上齿数的 乘积。
传感器线圈产生感应电动势，接上负载后，线圈中有电流流过 而发热。
12
测量误差
当传感器的工作温度发生变化或受到外 界磁场干扰、受到机械振动或冲击时， 其灵敏度将发生变化，从而产生测量误 差，其相对误差为：
dSI dBdLdR
SI B L R
SI
I0 v
NBL RRf
即其测量误差来源于B、L、R三个方面
10
7.1.2
当测量电路接入磁电传感器电路时，磁电传感器的输出电
流Io为：
I0
E RRf
NBLv RRf
式中： Rf——测量电路输入电阻； R——线圈等效电阻。
I0
传E
感
器R
指示器
Rf
传感器的电流灵敏度为
磁敏式传感器
1
主要内容
7.1 磁电感应式传感器 7.2 霍尔式传感器
2
3
7.1 磁电感应式传感器
磁电感应式传感器又称感应式或电动式传感器， 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，是一种有源传感器
7
变磁通式磁电传感器（用于角速度测量）
43 2 1 NS
31 7
A 6
A
5
5
6
(a)
(b)
主要靠改变磁路的磁通大小进行测量，即改变磁路的磁阻
8
图（a）为开磁路变磁通式：线圈、磁铁静止不动， 测量 齿轮安装在被测旋转体上，随被测体一起转动。每转动一个齿， 齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次， 线圈中 产生感应电势，其变化频率等于被测转速与测量齿轮上齿数的 乘积。
传感器线圈产生感应电动势，接上负载后，线圈中有电流流过 而发热。
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测量误差
当传感器的工作温度发生变化或受到外 界磁场干扰、受到机械振动或冲击时， 其灵敏度将发生变化，从而产生测量误 差，其相对误差为：
dSI dBdLdR
SI B L R
SI
I0 v
NBL RRf
即其测量误差来源于B、L、R三个方面
10
7.1.2
当测量电路接入磁电传感器电路时，磁电传感器的输出电
流Io为：
I0
E RRf
NBLv RRf
式中： Rf——测量电路输入电阻； R——线圈等效电阻。
I0
传E
感
器R
指示器
Rf
传感器的电流灵敏度为
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将霍尔元件、放大器、调理电路等集成在一个芯片上。
霍尔传感器
线性型霍尔传感器 开关型霍尔传感器
（1）线性型霍尔传感器
线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放
大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。
输出电压与外加磁场强度呈线性关系，
在B1~B2的磁感应强度范围内有较好的
线性度，磁感应强度超出此范围时则
呈现饱和状态。
磁阻传感器
巨磁电阻GMR
GiantMagnetoresistance
-
20
第二节 磁敏传感器工作原理
二、磁敏电阻
3.磁敏电阻结构与特性
-
21
第二节 磁敏传感器工作原理
利用导体和磁场发生 -
霍尔元件 磁敏电阻 磁敏二极管 磁敏三极管
9
第二节 磁敏传感器工作原理
一、霍尔元件
1、霍尔效应 在金属或半导体薄片两端通以 电流I，并在薄片的垂直方向上 施加磁感应强度为B的磁场，那 么，在垂直于电流和磁场的方 向上将产生电势UH（称为霍尔 电动势或霍尔电压）。这种现 象称为霍尔效应。
教学重点：
1、磁敏传感器特点与选用；
2、磁敏传感器原理及接口电路设计方法。
教学难点：
1、磁敏传感器工作原理；
2、磁敏传感器应用电路分析与设计方法。
教学方法：
1、引导文教学法
2、引探教学法
3、头脑风暴法
-
3
第五章 磁敏传感器及应用技术
问题思考：
1、磁敏传感器的作用是什么？ 2、常用的磁敏传感器有哪些种？各自的原
第三节 磁敏传感器应用分析与训练
— 霍尔电机测速电路设计与调试
— 自动供水系统电路设计与调试
-
5
第一节 磁敏传感器定义与分类
一、磁敏传感器概述
感知磁性物体的存在或者磁性强度的一类传感器
1831年法拉第发现的电磁感应定律 1879年霍尔发现金属中的霍尔效应 1988年，法国的费尔和德国的格林贝格尔发现的 磁阻效应，并荣获了2007年诺贝尔物理学奖 我国磁敏传感器的研究与应用仅有30多年的历史
-
13
第二节 磁敏传感器工作原理
二、霍尔传感器
（2）开关型霍尔传感器
开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、
差分放大器，斯密特触发器和输出级组
成，它输出数字量
图中，Bnp为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关” 的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点Bnp时， 传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bnp以下时， 传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器 才由低电平跃变为高电平。Bnp与BRP之间的滞后使开关 动作更为可靠。
1.磁阻效应与巨磁阻效应 磁阻效应：物质在磁场中电阻发生变化的现象。 巨磁阻效应：指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较 之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。 2.磁敏电阻分类 是一种基于磁阻效应而制作的电阻体。它在外施磁场的作 用下(包括磁场强度及方向变化)能够改变自身的阻值。
异向性磁敏电阻AMR
Anisotropic MagnetoResistance
-
15
第二节 磁敏传感器工作原理
二、霍尔传感器
（4）霍尔传感器的恒压驱动
-
16
第二节 磁敏传感器工作原理
（5）霍尔传感器的恒流驱动
-
17
第二节 磁敏传感器工作原理
（6）霍尔传感器应用常用接口电路
-
18
第二节 磁敏传感器工作原理
（7）霍尔传感器应用集锦
-
19
第二节 磁敏传感器工作原理
二、磁敏电阻
-
10
第二节 磁敏传感器工作原理
一、霍尔元件
1、霍尔效应
霍尔效应的产生是由于运动电荷受到磁场中洛伦兹 力作用的结果。霍尔电势UH可用下式表示：
UH=RHIB/d (V)
式中 RH——霍尔常数 I——控制电流， B——磁感应强度 d——霍尔元件的厚度
令 KH=RH/d，则得到 UH=KHIB 可见，霍尔电势的大小正比于控制电流I和磁感应强 度B。KH称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性
理是什么? 3、何为磁阻效应？何为霍尔效应? 4、磁敏传感器的原理是什么？其应用场合
有哪些? 5、举出5种以上磁敏传感器的应用场景。
-
4
第五章 磁敏传感器及应用技术
第一节 磁敏传感器定义与分类
— 磁敏传感器概述
— 磁敏传感器定义与分类
第二节 磁敏传感器工作原理
— 霍尔元件
— 磁阻传感器
— 干簧管
— 磁敏二极管、晶体管
质与几何尺寸有关。
-
11
第二节 磁敏传感器工作原理
一、霍尔元件
2、霍尔元件 （1）霍尔元件结构与电路符号
（2）霍尔元件特性
① 线性特性 霍尔元件的输出电动势
分别于I、B成线性关系
② 开关特性 霍尔元件输出电势在一定区域内随B增加迅速增加的特性
-
12
第二节 磁敏传感器工作原理
二、霍尔传感器
1、霍尔传感器
第五章 磁敏传感器及应用技术
梁长垠 教授 Professor Liang
-
1
第五章 磁敏传感器及应用技术
教学目的：
1、了解磁敏传感器的作用、分类和使用方 法； 2、熟悉常用磁敏传感器的特点及应用范围； 4、掌握常用磁敏传感器的工作原理及使用 方法； 5、学会正确选用磁敏传感器的方法。
-
2
第五章 磁敏传感器及应用技术
控制中心服 务器
传输设备
传递路口信息 及图像
路口工控机
控制抓拍 及存取图像
数码相机
-
传感器模块1
红灯信号
传感器模块n
路口信号机
8
第一节 磁敏传感器定义与分类
二、磁敏传感器定义
对磁场参量（磁感应强度、磁通）敏感，通过磁电
作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换为电
信号的器件或装置
三、磁敏传感器分类
磁电感应式传感器 （基于电磁感应原理）
-
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第二节 磁敏传感器工作原理
二、霍尔传感器
（3）锁键型霍尔传感器
锁键型是开关型霍尔传感器的一种特殊
形式，它输出数字量
当磁感应强度超过动作点Bnp时，传感 器输出由高电平跃变为低电平，而在外 磁场撤消后，其输出状态保持不变（即 锁存状态），必须施加反向磁感应强度 达到BRP时，才能使电平产生变化。
磁敏传感器应用：
—以磁场为媒介的物理量，例如：位移、振动、力、 转速、加速度、流量、电流、电功率等 应用领域：自动抄表、家用电器、磁场测量、车辆检测、
金属探测、转速测量、航海、机器人┅ 主要特点：非接触测量
-
6
第一节 磁敏传感器定义与分类
磁敏传感器应用
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7
第一节 磁敏传感器定义与分类
市科技创新项目应用案例：新型道路车辆测量系统 功能：闯红灯、速度检测、车流量检测、车型检测