第六章 电势型传感器ppt课件

27
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
霍尔传感器应用
霍尔转速表
28
沈阳铁路机械学校
霍尔式 压力传 感器
2021/3/5
传感器原理及应用
霍尔液位传感器
霍尔器件装在容器外面，永久磁体支在浮 子上，随着液位变化，作用到霍尔器件上 的磁场的磁感应强度改变，从而可测得液 位。
29
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
热电偶工作原理
单一导体的温差电势 ：对一单一金属，如果两边 温度不同，两端也会产生电势。高温端失去电子 带正电，低温端得到电子带负电
中间导体定律 ：当引入第三导体C时，只要C导 体两端温度相同，回路总电动势不变
标准电极定律 ：导体C分别与热电偶两个热电极 A、B组成热电偶AC和BC，当保持三个热电偶的 两端温度相同时，则热电偶AB的热电势等于另
Y轴称机械轴，逆压电效应时，沿此轴方向的机械变形
最显著
Z
Y X
11
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
压电元件的等效电路
压电元件可以等效成一个电荷源和一个电容
并联的等效电路
Cf
Q
Ca
+ -A
-
Q Ca Co Ci
Uo
Uo
Q Cf
12
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
25
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
测量电路
在磁场与控制电流的作用下，负载上就有电 压输出。在实际使用时，I或B或两者同时作 为信号输人，而输出信号则正比于I或B或两 者乘积
RL VH
R
E
26
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
霍尔传感器应用
测量磁场 微位移测量
外两个热电偶AC和BC的电势之差，
4
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
热电偶种类
普通热电偶
薄膜热电偶
铠装热电偶
5
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
传感器原理及应用
传感器原理及应用
压电传感器
石 英 晶 体
压 电 陶 瓷
8
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
传感器原理及应用
热电偶
1
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
热电偶工作原理
热电效应 ：两种不同类型的金属导体两端， 分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温
度不等（T＞T0）有温差时，回路里会产生热
电势，形成电流
T
热端
金属A
Eab
金属B
电流
T0
冷端
2
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
燃气压电点火器
15
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
压电式玻璃破碎报警器
玻璃
放大 带通滤波
比较
报警
16
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
压电换能
电子血压计
17
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
压电薄膜元件
衡洗 电衣 器机 检不 测平
18
沈阳铁路机械学校
霍尔传感器
霍尔效应
在一块通电的半导体薄片上，加上和薄片
表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出 现一个电压，如图中的VH，这种现象就是
霍尔效应
B
VHKHBI
-------
VH I
+++++++
24
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
霍尔元件
霍尔元件结构简单，从一个矩形薄片状的半 导体基片上的两个相互垂直方向的侧面上， 各引出一对电极
压电传感器的应用
压电式力传感器
1-上盖 2-石英晶片 3-电极 4-引出插头 5-绝缘材料 6-底座
13
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
压电式加速度传感器
结构
1-壳体 2-弹簧 3-质量块 4-压电晶片 5-引出电极 6-基座
原理
14
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
热电偶工作原理
两种导体的接触电势 ：不同金属自由电子密度 不同，当两种金属接触在一起时，在结点处会 发生电子扩散，电子从浓度高的向浓度低的金
属扩散。浓度高的失去电子显正电，浓度低的
得到电子显负电。当扩散达到动态平衡时，得
到一个稳定的接触电势。
＋
－
电子扩散方向
3
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
传感器原理及应用
逆压电效应
某些晶体在一定方向上受到电场 （加电压）作用时，在一定的晶轴 方向上将产生机械变形，外加电场 消失，变形也随之消失
10
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
简介
Z轴是晶体的对称轴，该轴方向没有压电效应；
X轴称电轴，电荷都积累在此轴晶面上，垂直于X轴晶面 的压电效应最显著；
基本结构
恒磁通式又称 动圈式
磁路系统恒定，N 补偿 磁场运动部件 N 线圈 可以是线圈也 可以是磁铁
工作线圈
弹簧
N S
磁轭 永久磁铁
22
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
磁电式传感器的应用
振动测量
弹簧片 阻尼环 线圈
永久磁铁 外壳
芯轴
23
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
压电效应
当某些晶体在一定方向上受到外力作用时，在 某两个对应的晶面上，会产生符号相反的电荷，
当外力取消后，电荷也消失。作用力改变方向
（相反）时，两个对应晶面上电荷符号改变，
该现象称正压电效应
晶体
F
晶体
F
晶体
F=0 无 电 荷
9
++++++ ------
F
沈阳铁路机械学校
-----++++++
F
2021/3/5
汽车监控
2021/3/5
传感器原理及应用
磁电传感器
19
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用
工作原理
当导体在稳恒均匀磁场中，沿垂直磁场方向运 动时，导体内产生的感应电势为
eBlv
当一个N匝相对静止的导体回路处于随时间变化 的磁场中时，导体回路产生感应电动势e，e的 大小与穿过线圈的磁通Φ变化率有关
e N d dt
20
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
Hale Waihona Puke Baidu
传感器原理及应用
基本结构
变磁通式又称磁阻式 ，线圈、磁铁静止不动， 转动物体引起磁阻、磁通变化，该类传感器 常用于角速度的测量。
1-永久磁铁 2-软铁 3-感应线圈 4-铁齿轮
磁阻式
21
沈阳铁路机械学校
2021/3/5
传感器原理及应用